Как заряжать сборку 18650 на 4 аккумулятора

Как заряжать соединенные или защищенные Li-ion аккумуляторы 18650

Защищенные литий-ионные аккумуляторы 18650 имеют специальную плату контроля, которая оберегает их от перезаряда, критического разряда и короткого замыкания. Поэтому алгоритм действий, как заряжать защищенные аккумуляторы 18650, гораздо проще, чем технология подзарядки элементов питания, не оснащенных платой защиты.

Достаточно установить аккумулятор в штатное зарядное устройство (соблюдая полярность) и подключить его к сети. Большинство современных зарядных устройств имеют индикатор, информирующий о статусе зарядки. Обычно в процессе подзарядки горит красная лампочка, а по окончании зарядки – зеленая или синяя. В среднем продолжительность подзарядки варьируется от 2 до 4 часов, причем большая часть емкости восполняется за первый час. После этого ток заряда уменьшается, и напряжение медленно доводится до граничного значения 4,2 В.

Как заряжать аккумулятор 18650 с защитой: важные правила

Чтобы защищенные Li-ion аккумуляторы типоразмера 18650 дольше сохраняли свою работоспособность, нужно:

1. Заряжать их подходящими зарядными устройствами (в идеале – оригинальными) – источниками постоянного напряжения 5 В, которые отдают зарядный ток величиной от 0,5 до 1,0 емкости элемента питания, автоматически начинают процесс зарядки от 0,05 В и останавливают его при 4,2 В.
2. Производить зарядку в помещениях при температуре от +15 до +25 °С. После попадания в помещение с мороза аккумулятор нужно вначале выдержать при комнатной температуре и только через несколько часов заряжать.
3. Хранить с уровнем заряда порядка 40–50%, периодически проверяя его.

Последовательное соединение Li-ion аккумуляторов

При последовательном соединении аккумуляторов к» +» электрической схемы подключается» +» клемма 1-го элемента питания. К» -» клемме 1-го аккумулятора подключается» +» клемма 2-го элемента питания и т.д. В конце к» -» блока подключается» -» клемма последнего элемента питания. Собранная по такой схеме батарея имеет значение емкости, как и у отдельно взятого элемента питания, а напряжение – соответствующее суммарному значению напряжений всех элементов, входящих в АКБ.

Если при составлении батареи использовались элементы с равными значениями напряжения, то общее напряжение АКБ рассчитывается как напряжение одного из элементов, умноженное на общее число ячеек в сборке. Энергия батареи, независимо от формата соединения элементов, соответствует суммарному значению энергий входящих в состав АКБ банок.

Как заряжать последовательно соединенные Li-ion аккумуляторы 18650?

Аккумуляторную батарею из литиевых элементов 18650 нельзя попросту подсоединить к блоку питания. Необходимо выровнять ток заряда на каждой ячейке. Балансировка осуществляется при подзарядке, когда есть возможность без значительных потерь энергии использовать пассивное рассеивание «избыточной » электроэнергии.

Если последовательно соединенные банки запитать через зажимы на концах блока, отслеживать заряд отдельных аккумуляторов не удастся. Звено с чуть большим сопротивлением или более низкой емкостью быстрее наберет максимальное напряжение 4,2 В и, пока напряжение всей батареи достигнет этого значения, успеет достичь превышенного значения 4,3 В или еще более высоких параметров. С каждым последующим циклом заряда емкостные характеристики таких звеньев будут снижаться, а в худшем случае литий-ионный аккумулятор может взорваться из-за перегрева.

Чтобы избежать таких проблем, нужно использовать балансир – ограничитель напряжения в виде компаратора, который сравнивает напряжение на литий-ионном элементе с граничной величиной 4,2 В. Когда напряжение достигает предельной величины, приоткрывается ключ-транзистор, внедренный параллельно элементу.

Он пропускает львиную долю зарядного тока и преобразует энергию в тепло. Заряд самой банки практически приостанавливается, в то время как соседние элементы имеют возможность окончательно зарядиться. Выравнивание напряжений осуществляется в завершение процесса заряда, когда элементы достигают граничного значения 4,2 В.

Теперь коснемся вопроса, как заряжать параллельно соединенные аккумуляторы 18650. При параллельном соединении одноименные полюсы соединяются между собой:» +» с» +»,» -» с» -». Напряжение остается неизменным, а емкости суммируются. Балансировка при чисто параллельном соединении (без последовательно соединенных частей) не требуется.

Каким током заряжать литий-ионные аккумуляторы?

Каждый из нас так или иначе в профессиональной или бытовой деятельности эксплуатирует литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторные батареи. Некоторое время назад это касалось только портативной техники, будь то условные фонарики, телефоны, смартфоны, ноутбуки и электроинструменты. Сейчас же технология Li-Ion активно используется и в электротранспорте: электросамокаты, электровелосипеды и даже электромобили работают на основе стандартных цилиндрических литий-ионных аккумуляторных батарей 18650 или других типоразмеров, собранных в массивные аккумуляторы.

В большинстве своем техника, использующая Li-Ion аккумуляторы, поставляется с комплектным зарядным устройством, которое выдает оптимальные характеристики для зарядки батареи конкретного устройства. В остальных случаях, особенно когда имеем дело с созданными вручную сборками, требуется самостоятельно подумать о заряде аккумулятора.

Чаще всего пользователи интересуются, каким током заряжать литий-ионные аккумуляторы, однако это не единственный нюанс, который надо учитывать при заряде. Эти нюансы мы и постараемся рассмотреть.

Правила эксплуатации Li-Ion аккумуляторов

Ток заряда аккумулятора — это, на самом деле, последнее, о чем следует позаботиться. Пользователи “убивают” свои аккумуляторы по множеству других причин, помимо неправильного тока заряда. Рассмотрим основные принципы, которые нужно соблюдать, чтобы литиевая аккумуляторная батарея прослужила дольше.

• Не допускайте сильный разряд аккумулятора. Литиевые аккумуляторы эксплуатируются в диапазоне напряжений от 3,2 до 4,2В. Напряжением полного разряда считается 2,5В. Допускать такого значения нельзя даже близко: сильный разряд будет иметь последствия для емкости, но если допустить разряд ниже 2,5В вследствие, скажем, бесхозного хранения — аккумулятор с высокой долей вероятности безвозвратно выйдет из строя. Поэтому после эксплуатации устройства всегда ставьте аккумуляторы на зарядку, а в случае длительного хранения контролируйте напряжение.
• Соблюдайте температурный режим. Срок службы любого аккумулятора, даже свинцово-кислотного, в значительной мере зависит от температуры хранения и эксплуатации. При использовании аккумулятора не допускайте его перегрева. Оптимальная температура — 25 градусов выше нуля. Если же мы говорим о хранении, то, как и в случае со свинцово-кислотными АКБ, лучше всего подобрать прохладное место. Но будьте внимательны: заряжать холодный аккумулятор нельзя. Если он побывал на морозе, ему следует согреться до комнатной температуры естественным образом, после чего можно начинать заряд. Иначе Вы рискуете повредить аккумулятор резким перепадом температур.
• Для сборок обязателен контроллер BMS. Немного “мозгов” аккумулятору на основе множества элементов не повредит. Контроллер не только ограничит ток заряда/разряда, но и осуществит балансировку ячеек. Для свинцовых АКБ, используемых в сборках, рекомендуется применять специальные балансировочные устройства. Для литиевых АКБ эту задачу выполняет контроллер, безопасно заряжая на 100% все ячейки вне зависимости от разности их изначального заряда и износа.

В общем-то, описанные выше правила актуальны практически для любых типов аккумуляторов, разница заключается в конкретных цифрах (напряжение, температура). Теперь перейдем непосредственно к процессу заряда.

Правильный заряд Li-Ion аккумуляторов

При покупке нового аккумулятора нередко возникает вопрос, как заряжать литий-ионный аккумулятор в первый раз. В этом плане мнения расходятся из-за огромного количества заблуждений касательно правил эксплуатации Li-Ion, многие из которых (заблуждения) пришли от других технологий. В идеале можно просто следовать рекомендациям производителя. Чаще всего они выглядят так: первые пару циклов нужно полностью разрядить (ни в коем случае не до 2,5В, скорее до 3,2-3,5В) и зарядить АКБ на 100%. Фактически никаких правил придерживаться не нужно: можно просто начать использовать аккумулятор и естественным образом его заряжать, когда в процессе эксплуатации он разрядится.

Ограничений, сколько заряжать литий-ионную батарею, нет. Главное — это параметры заряда, а не его длительность. В процессе напряжение аккумулятора не должно подняться выше 4,2В — это будет считаться перезарядом, который значительно снижает ресурс аккумулятора и может его попросту испортить.

Ток заряда может быть довольно большим по отношению к емкости. Если свинцовую АКБ нужно заряжать током на уровне 0,1С, то Li-Ion допускает заряд током 1С. То есть элемент на 2,5Ач может заряжаться током 2,5А. В процессе заряда аккумулятор будет нагреваться. В случае изначально высокой температуры внешней среды, ток заряда лучше уменьшить, чтобы снизить нагрев. Для достижения требуемого тока допускается даже напряжение заряда до 5В. Главное — чтобы при достижении элементом 4,2В снизить выходное напряжение зарядника и осуществить финальный балансировочный заряд малыми токами. В принципе, комплектные зарядные устройства смартфонов и работают на 5В.

Что же использовать для зарядки литий-ионного аккумулятора? Конечно же, простой и даже кустарный блок питания, выдающий корректное напряжение на выходе, зарядит Ваш аккумулятор. Однако риск повредить АКБ или значительно снизить срок ее службы нарушением правил заряда куда выше, чем при эксплуатации специальных качественных зарядных устройств. И хотя наличие контроллера BMS делает заряд даже кустарным прибором более безопасным, стоит задуматься о приобретении настоящего зарядного устройства. Ярким примером такого ЗУ является LiitoKala Lii-PD4, которое подойдет для быстрого и безопасного заряда любых цилиндрических ячеек различных типов (NiCD, NiMH, Li-ion, LiFePO4). Поначалу покупка специального зарядного устройства может показаться излишней тратой денег, однако впоследствии оно себя окупит за счет более длительного срока службы каждого элемента и удобства эксплуатации.

Как правильно заряжать Li-ion аккумулятор 18650

От того, сколько, в каких условиях и какой зарядкой заряжать аккумулятор 18650 литий-ионного типа, напрямую зависит его эксплуатационный ресурс. На срок службы элементов питания негативно влияет глубокий разряд, перезаряд, эксплуатация при низких температурах, хранение в разряженном состоянии и использование неподходящего по параметрам зарядного устройства. Правила подзарядки Li-ion аккумуляторов, прежде всего, зависят от наличия или отсутствия защитной микросхемы (драйвера ).

Как правильно заряжать аккумулятор 18650 без защитной микросхемы?

При отсутствии защитной микросхемы Li-ion аккумуляторы важно беречь от перезаряда и сильного разряда – не допускать, чтобы напряжение становилось ниже 2,9 В. Заряжать такие источники питания нужно специальными зарядными устройствами, способными информировать пользователей о полной подзарядке аккумулятора.

После такого информирования элемент питания нужно извлечь из зарядного устройства, иначе возникнет перезаряд. При необходимости, извлечь элемент питания можно и раньше, до момента полного заряда. Заряжать незащищенные аккумуляторы зарядным устройством, не сообщающим о полном заряде элемента питания, опасно. При перезаряде аккумуляторы без защитной микросхемы перегреваются и могут воспламениться.

Методика зарядки Li-ion аккумулятора 18650 с защитой

Аккумуляторы с защитной микросхемой оснащены платой контроля, оберегающей элемент питания от перезаряда, сильного разряда и короткого замыкания. Подзарядка происходит следующим образом:

1. Аккумулятор устанавливается в зарядное устройство (ЗУ ) с соблюдением полярности – плюс подсоединяется к плюсу, минус к минусу.
2. ЗУ подключается к сети 220 В или 12 В (для автомобильной модели).
3. О протекании процесса подзарядки информирует индикатор статуса зарядки. Как правило, красный индикатор говорит о протекании процесса подзарядки, а зеленый – о его завершении.

Многоканальные зарядные устройства позволяют одновременно подзаряжать 1 или несколько аккумуляторов различной емкости. Сколько времени нужно заряжать аккумулятор 18650 – зависит от емкости элемента питания и величины зарядного тока. В среднем длительность полной зарядки составляет от 2 до 4 часов. Основная часть емкости восполняется на протяжении первого часа подзарядки, а затем зарядный ток снижается, и напряжение доводится до максимально допустимого значения в 4,2 В.

Правила подзарядки Li-ion аккумуляторов 18650

Перечислим наиболее важные правила, которые помогут сохранить эксплуатационный ресурс литий-ионных аккумуляторов:

1. Нельзя заряжать Li-ion элементы в не предназначенных для них зарядных устройствах. Подходящие ЗУ являются источниками постоянного напряжения 5 В, отдают ток заряда величиной 0,5–1 емкости аккумулятора, автоматически начинают подзарядку от 0,05 В и прекращают процесс зарядки при 4,2 В.
2. Аккумулятор, принесенный в помещение с мороза, нужно выдержать несколько часов при комнатной температуре, а затем заряжать.
3. Перед длительным хранением аккумулятору нужно обеспечить уровень заряда 40–50%.
4. Напряжение Li-ion аккумулятора должно всегда находиться в пределах от 2,7–3 до 4,2 В. Эти значения отражают минимальный и максимальный уровень заряда – 0% и 100%. Если напряжение даже на короткий срок выйдет за эти пределы, срок службы аккумулятора значительно сократится.

Как зарядить полностью севший Li-ion аккумулятор 18650?

Если литий-ионный аккумулятор 18650 долго находился в разряженном состоянии, напряжение упало ниже допустимой границы, и защитный модуль отключил банку от клемм, зарядное устройство может отказаться заряжать такой элемент питания. Воспринимая низкое напряжение как внештатную ситуацию, оно блокирует процесс зарядки. Поэтому полностью севший Li-ion аккумулятор необходимо «толкнуть » – повысить напряжение на нем до 3,1–3,2 В.

Можно взять зарядное устройство от мобильного телефона, выдающее напряжение 5 В, и резистор 62 Ом (0 ,5 Вт) для ограничения зарядного тока. Нужно подсоединить их к аккумулятору, прикрепив проводки к клеммам неодимовыми магнитиками. Сильное нагревание резистора свидетельствует о наличии внутри КЗ.

Если подзарядка не началась (резистор не греется), возможно, произошел внутренний обрыв, или неисправна плата защиты. Можно попробовать убрать внешнюю полимерную оболочку и подсоединить созданную зарядку к банке, четко соблюдая полярность. Если заряд пойдет – нужно дождаться, чтобы напряжение поднялось до 3,1–3,2 В и далее воспользоваться штатной зарядкой.

Желающим собрать зарядник своими руками мы предлагаем ознакомиться с нашей предыдущей статьей, где приведена схема зарядного устройства для Li-ion аккумуляторов.

Особенности соединения и зарядки литиевых аккумуляторов

Есть два варианта соединения аккумуляторов, последовательное и параллельное. При последовательном соединении суммируется напряжение на всех аккумуляторах, при подключении нагрузки с каждого аккумулятора идет ток, равный общему току в цепи, в общем сопротивление нагрузки задает ток разряда. Это вы должны помнить со школы. Теперь самое интересное, емкость. Емкость сборки при таком соединении по хорошему равна емкости аккумулятора с самой маленькой емкостью. Представим, что все аккумуляторы заряжены на 100%. Смотрите, ток разряда у нас везде одинаковый, и первым разрядится аккумулятор с самой маленькой емкостью, это как минимум логично. И как только он разрядится, дальше нагружать данную сборку будет уже нельзя. Да, остальные аккумуляторы еще заряжены. Но если мы продолжим снимать ток, то наш слабый аккумулятор начнет переразряжаться, и выйдет из строя. То есть правильно считать, что емкость последовательно соединенной сборки равна емкости самого малоемкого, либо самого разряженного аккумулятора. Отсюда делаем вывод: собирать последовательную батарею нужно во первых из одинаковых по емкости аккумуляторов, и во вторых, перед сборкой они все должны быть заряжены одинаково, проще говоря на 100%. Существует такая штука, называется бмс, бэттери мониторинг систем, она может следить за каждым аккумулятором в батарее, и как только один из них разрядится, она отключает всю батарею от нагрузки. Теперь что касается зарядки такой батареи. Заряжать ее нужно напряжением, равным сумме максимальных напряжений на всех аккумуляторах. Для литиевых это 4.2 вольта. То есть батарею из трех заряжаем напряжением 12.6 в. Смотрите что происходит, если аккумуляторы не одинаковые. Быстрее всех зарядится аккумулятор с самой маленькой емкостью. Но остальные то еще не зарядились. И наш бедный аккумулятор будет жариться и перезаряжаться, пока не зарядятся остальные. Переразряда я напомню литий тоже очень сильно не любит и портится. Чтобы этого избежать, вспоминаем предыдущий вывод. Но ещё существует такая штука, как балансировка ячеек. Специальный зарядный контроллер грубо говоря имеет доступ к каждой ячейке и персонально заряжает ее на 100% независимо от остальных. В интернете есть куча схем на стабилитронах и прочей рассыпухе, но мы здесь с вами не для этого, мы паять не любим. Для двух и трех аккумуляторов есть модуль защиты зарядки и балансировки, но я опять же собрал вас здесь сегодня не для этого.

Перейдем к параллельному соединению. Емкость такой батареи равна сумме емкостей всех аккумуляторов в нее входящих. Разрядный ток для каждой ячейки равен общему току нагрузки, деленному на число ячеек. То есть чем больше акумов в такой сборке, тем больший ток она может отдать. А вот с напряжением происходит интересная вещь. Если мы собираем аккумуляторы, имеющие разное напряжение, то есть грубо говоря заряженные до разного процента, то после соединения они начнут обмениваться энергией до тех пор, пока напряжение на всех ячейках не станет одинаковым. Делаем вывод: перед сборкой акумы опять же должны быть заряжены одинаково. Иначе при соединении пойдут большие токи, и разряженный акум будет испорчен, и скорее всего может даже загореться. В процессе разряда аккумуляторы тоже обмениваются энергией, то есть если одна из банок имеет меньшую емкость, остальные не дадут ей разрядиться быстрее их самих, то есть в параллельной сборке можно, но не очень желательно использовать аккумуляторы с разной емкостью. И то же самое касается зарядки. Можно абсолютно спокойно заряжать разные по емкости аккумуляторы в параллели. То есть балансировка не нужна, сборка будет сама себя балансировать. Делать так опять же не очень желательно, но можно.

Перейдем к делу. Допустим мы хотим использовать аккумуляторы последовательно, для увеличения напряжения. По хорошему, чтобы правильно использовать такую сборку, аккумуляторы должны быть одной емкости, желательно из одной партии на производстве, а также перед соединением они должны быть заряжены до одного напряжения. Такую идеальную сборку можно заряжать напряжением, равным сумме максимальных напряжений для лития, то бишь 4.2В. для этого подойдут готовые блоки питания, вставил в розетку и заряжаешь. Либо понижающий модуль, настроенный на нужное напряжение? Или например лабораторный блок пиатния. Но в мире нет ничего идеального, поэтому более правильно будет заряжать через бмс, которая отключит батарею если один из аккумуляторов зарядится на 100%. А еще более правильно будет использовать зарядник с балансировкой ячеек, который тоже стоит денег.