Как собрать аккумулятор электровелосипеда


Добрый день, дорогие друзья. После диагностики аккумуляторной батареи обнаружилось, что она не держит заряд, потеряла большую часть ёмкости. Это потому что пластины покрылись толстым слоем сульфата свинца. Этот процесс называется сульфатация – оседания продуктов реакции свинцовых пластин с серной кислотой электролита на электрических пластинах АКБ.

Это еще не приговор. Можно провести десульфатацию аккумулятора, восстановить его основные характеристики. Сегодня рассмотрим несколько способов самостоятельно проделать это. Не будем рассматривать методы с дорогим оборудованием. Все что будет озвучено в этой статье, легко найдется под рукой.

Реклама:

Что это такое

Десульфатация – это химическая реакция разложения сульфата на двуокись свинца и серную кислоту в процессе заряда аккумулятора. Да-да, такое явление самоочищения пластин АКБ наблюдается постоянно, когда происходит зарядка батареи.

Во время работы двигателя или от зарядного устройства – десульфатация происходит всегда. Только очистка происходит не до конца. Во-первых, во время работы генератора, подзарядка происходит не полностью. Это зависит от многих факторов: неудовлетворительной работы электрического оборудования автомобиля, короткие дистанции – завел, проехал 5 км, заглушил и опять завел мотор.

Второй момент – из-за глубокой разрядки происходит сильная сульфатация. На стенках пластин образуются большие кристаллы сульфата свинца. Они не способны полностью разложиться во время обычной зарядки. Их количество накапливается, ёмкость теряется, начинается лавинообразный процесс старения АКБ.

Десульфатация – удаление сульфата свинца с пластин аккумулятора

В таких случаях пользуются специальными устройствами, способными генерировать определенные циклы заряда и разряда батареи. Их цена достаточно высокая и для штучного использования нет смысла его приобретать. Существуют специализированные сервисы, занимающиеся восстановлением батарей. Там покупка устройства для десульфатации аккумуляторов уместна, потому что применяются они каждый день.

Зарядное устройство для десульфатации АКБ

Реклама:

Простым автовладельцам, реанимирующие свои АКБ очень редко, покупка этих приспособлений не имеет экономического эффекта. Они пользуются народными способами, чтобы убрать сульфатацию с пластин – они дешевле и проще в применении. Именно их ниже рассмотрим.

Участник форума электромобилистов, Курманенко Геннадий Викторович из Днепропетровской области обобщив информацию форума, разработал схему приставки для пульсирующего заряда аккумуляторной батареи. Устройство может не только заряжать аккумулятор импульсами тока, но и контролировать напряжение на аккумуляторе, а при достижении установленного уровня включить пульсирующую добивку с возможностью десульфатации.

Обратите внимание, приставка включается между зарядным устройством и аккумулятором. При этом провода от приставки к аккумулятору должны быть не тоньше проводов от зарядного устройства к приставке и желательно короче. Иначе пульсации зарядного устройства будут вмешиваться в нормальную работу приставки.

Рис.2 Плата печатная

Сразу следует предупредить: Зарядное устройство к которому эта приставка будет подключаться должно выдерживать импульсный режим нагрузки. Возможно какие-то электронные зарядные устройства впадут в депрессию от такого поведения нагрузки, они же расчитывали иметь спокойный и предсказуемый аккумулятор. А тут, аккумулятор то он есть, то его нет. Геннадий Викторович являясь оператором дефектоскопической установки для проверки рельсов использует приставку для качественного заряда аккумуляторов и востановления потерявших работоспособность. Ранее для заряда аккумуляторов использовались самые простые зарядные устройства прозванные в народе «кипятильниками».

Приступаем к описанию работы схемы устройства. От провода обозначенного знаком «+» через диод VD1 питание поступает на параметрический (линейный) стабилизатор питания состоящий из резистора R1, конденсатора С2, стабилитрона VD3 (например КС191). Почему через диод? Нагрузка имеет импульсный характер, диод выполняет функции развязки неспокойного аккумулятора от схемы управления.

Из точки после диода VD1 берем напряжение на анализатор (компаратор) заряженности аккумулятора. Компаратор состоит из следующих элементов:резисторы R1-R3,R5-R7, конденсатора, интегрального стабилизатора TL431, транзистора VT1. На базе транзистора VT1 стабилизатор VD2 поддерживает фиксированное напряжение, на эмиттере этого транзистора напряжение меняется пропорционально изменению напряжения на аккумуляторе. При повышении напряжения на аккумуляторе сверх установленного резистором R1, транзистор VT1 закрывается и разблокирует до того заторможенный блокинг-генератор на микросхеме NE555.

Несколько слов о блокинг-генераторе: В начале заряда он блокирован анализатором напряжения, а именно открытым транзистором VT1 закорочен конденсатор C4 и работа генератора невозможна, а выход (3) находится в высоком состоянии.

А теперь о работе той части схемы управления, что называется пульсатором. На основе микросхемы NE555 реализован генератор с частотой задаваемой в основном конденсатором C4,а также резисторами R8-R10, конденсатора VD4. Переключатель S1 может переключать вывод 7 микросхемы либо на резистор R8 или диод VD4, что меняет скважность работы генератора. Иными словами, меняет время зарядного импульса и разрядной паузы (или паузы рассасывания). Автором выбрана частота генератора 0.7 Гц. На мой взгляд этого мало. Надо как минимум в 10 раз меньше. Для этого конденсатор С4 следует увеличить до 100 мкф. С выхода 3 микросхемы сигнал положительной полярности поступает на базу транзистора VT4, открывает его и аккумулятор подключается к минусовому проводу зарядного устройства, начинается заряд батареи. По истечению установленного времени управляющий импульс снимается, транзистор VT4 закрывается. Но при этом закрывается и транзистор VT2, при этом открывается транзистор VT3, подключающий разрядный резистор Rn. Начинается процесс разряда аккумулятора через этот резистор. Светодиод HL1 индицирует факт разряда. Резистор R16 служит для обеспечения протекания открывающего тока для транзистора VT3, иначе он не включится. Таким образом можно констатировать, что положительный импульс микросхемы NE555 (КР1006ВИ1) обеспечивает временной промежуток для заряда аккумулятора, а отрицательный (пауза) импульс обеспечивает временной промежуток для разряда аккумулятора.

Теперь немного об устройстве микросхемы. В состав таймера входят два прецизионных компаратора высокого (DA1) и низкого (DA2) уровней, асинхронный RS-триггер DD1, мощный выходной каскад на транзисторах VT1 и VT2, разрядный транзистор VT3, прецизионный делитель напряжения R1R2R3. Сопротивления резисторов R1-R3 равны между собой.

Таймер содержит два основных входа: вход запуска (вывод 2) и пороговый вход (вывод 6). На этих входах происходит сравнение внешних напряжений с эталонными значениями, составляющими для указанных входов соответственно l/3Uпит и 2/3Uпит. Если на входе Unop (6) действует напряжение меньше 2/3Uпит, то уменьшение напряжения на входе Uзап (2) до значения, меньшего 1/3Uпит, приведет к установке таймера в состояние, когда на выходе (вывод 3) имеется напряжение высокого уровня. При этом последующее повышение напряжения на входе Uзап (2) до значения 1/3Uпит и выше не изменит состояния таймера. Если затем повысить напряжение на выходе Uпop (6)до значения больше 2/3 Uпит, то сработает триггер DD1 и на выходе таймера (3) установится напряжение низкого уровня, которое будет сохраняться при любых последующих изменениях напряжения на входе Uпop (6). Этот режим работы таймера обычно используют при построении реле времени, ждущих мультивибраторов. При этом вход Unop (6) подключают к одной из обкладок конденсатора времязадающей цепи, а по входу Uзап (2) производят запуск таймера подачей короткого импульса отрицательной полярности. Если необходимо создать автоколебательный мультивибратор, то оба входа объединяют. Транзистор VT3 (7) служит для разрядки времязадающего конденсатора. При появлении напряжения высокого уровня на выводе 3 таймера этот транзистор открывается и соединяет обкладку конденсатора с общим проводом. Если на запускающем входе напряжение не превышает l/3Uпит, то повышение напряжения на входе Unop выше 2/ЗUпит приведет к появлению низкого напряжения на выходе таймера, а понижение напряжения на этом входе ниже 2/ЗUпит установит высокое напряжение на выходе. Таким образом, в данном случае таймер работает как обычный компаратор и может быть использован в устройствах регулирования температуры, автоматического включения освещения и др. Если на входе Unop напряжение превышает 2/3Uпит, то на выходе таймера будет низкое напряжение независимо от значения напряжения на входе Uзап. В заключение следует отметить, что напряжение питания таймера может находиться в пределах 5…15 В. Максимальный выходной ток таймера равен 100 мА. Это позволяет использовать в качестве нагрузки электромагнитное реле. Вывод 5 служит для контроля значения образцового напряжения, а также для возможного изменения его значения путем подключения внешних резисторов. Для уменьшения возможного действия помех этот вход обычно соединяют с общим проводом через конденсатор емкостью 0,01…0,1 мкФ. Вход Uc6p (вывод 4) позволяет устанавливать на выходе низкое напряжение независимо от сигналов на остальных входах. Для этого на вывод 4 следует подать напряжение низкого уровня. Последующее повышение напряжения на этом входе до напряжения высокого уровня приводит к установлению на выходе таймера состояния, которое было до подачи низкого напряжения на вход 4 (имеется в виду, что времязадающая цепь не подключена). Если этот вход не используется, его следует соединить с выводом 8. В схемах реле времени вход Uсбр часто используют для установки таймера в исходное состояние, соответствующее закрытому транзистору VT3.

При помощи лампочки

Что пригодится:

  1. Необходимо обычное автомобильное зарядное устройство с установкой напряжения и силы тока. Автоматические ЗУ такими возможностями не обладают, а это важно;
  2. Лампочка дальнего света. Чтобы создать достаточную нагрузку для разряда;
  3. Дистиллированная вода;
  4. Мультиметр или вольтметр.

Симптомы:

  1. Напряжение на клеммах аккумуляторной батареи: 8-8,5 Вольт в состоянии покоя;
  2. Плотность – чуть более 1 г/см3;
  3. Не заряжается. После процесса заряда напряжение снижается до 8,5-9 В;
  4. Быстро закипают все банки.

Как убрать сульфатацию лампочкой

Проверяем уровень электролита в АКБ, если есть такая возможность. При необходимости доливаем, чтобы были полностью покрыты пластины. Если нет «глазков» или пробок, то можно пошатать батарею за корпус и пальцами рук ощутить «волны» прилива жидкости. Наша задача – для лучшей десульфатации аккумулятора держать электроды полностью в электролите, чтобы химическая реакция происходила по всей их поверхности.

Реклама:

Важно! При низком уровне не рекомендуется доливать концентрат или чистый электролит. Заливаем только дистиллированную воду.

Подключаем зарядное устройство к аккумуляторной батареи. Устанавливаем номинальное напряжение бортовой сети автомобиля при работающем генераторе – 14-14,5 Вольт. Силу тока – 0,8-1 Ампер. Оставляем её на 8-9 часов в теплом помещении.

Проверяем плотность. Она не должна сильно вырасти. Напряжение на клеммах АКБ должно составлять около 10 Вольт.

Первый цикл десульфатации лампочкой - напряжение должно подняться до 10 Вольт

Оставляем в состоянии покоя на сутки. За это время должны полностью остановиться электрохимические реакции, аккумулятор «успокаивается».

Вновь подключаем его к зарядному устройству. Напряжение оставляем на прежнем уровне, силу тока повышаем до 2-2,5 А. Оставляем заряжаться 8 часов. По окончании плотность должна повыситься до 1,11-1,13 г/см3. На клеммах – 12,7-12,8 В.

Закончились циклы заряда. Начинаем десульфатацию аккумулятора при помощи лампочки. Она будет служить потребителем нагрузки. Сейчас начинаем разряд. Подключаем лампу к клеммам АКБ и оставляем разряжаться в течение 8 часов.

десульфатация лампочкой

В это время нужно мерить напряжение. Оно не должно садится ниже 9 В. Как только оно достигло этого значение – прекращаем разряд. Замеряем плотность. Она должна быт на прежнем уровне: 1,11-1,13.

Вновь ставим батарею на зарядку от ЗУ на 8 часов с силой тока 0,8-1 А. После этого она стоит в состоянии покоя сутки. Повторяем процесс заряда на 2 Ампера. Проверяем напряжение. Нужно добиться на клеммах показаний 12,7 или более Вольт. Плотность должна вырасти, приблизительно 1,15-1,17.

Реклама:

Разряжаем лампочкой. Повторяем такие циклы заряда-разряда пока не получим плотность электролита в допустимых пределах: 1,27 г/см3. Это значит, что удалось восстановить ёмкость аккумуляторной батареи на 85-90%, в зависимости от степени сульфатации. На процесс десульфатации аккумулятора лампочкой может понадобиться до 14 дней.

Может удаление сульфата с пластин пройдет быстрее, если АКБ не полностью «сдох». Контролируем плотность и напряжение, если вышли на норму – значит, большая часть кристаллов разрушились, процесс можно заканчивать.

Десульфатация зарядным устройством

В отличие от химических, электрохимические методы десульфатации АКБ своими руками не требуют ни разборки батареи, ни слива электролита. Чтобы избавиться от сульфатации, достаточно воспользоваться обычным зарядным устройством, которое имеется в хозяйстве большинства автовладельцев.

Десульфатация зарядным устройством

Пример распространённого алгоритма правильной десульфатации АКБ с использованием обычного зарядного устройства:

  • разряжаем батарею до уменьшения плотности электролита до значения 1.04–1.07 г/см³;
  • устанавливаем на ЗУ ток в 0.8–1.1 А, напряжение должно быть в диапазоне 13.9–14.3 В;
  • заряжаем батарею с такими параметрами около 8 часов;
  • даём аккумулятору «отдохнуть» на протяжении суток;
  • снова заряжаем батарею 8 часов, увеличив ток до 2.0–2.6 А при том же уровне напряжения;
  • снова разряжаем АКБ, используя мощную внешнюю нагрузку, на протяжении 8 часов – напряжение на клеммах должно упасть до минимальных 9 вольт (следите, чтобы оно не было меньше, это важно);
  • повторяем шаги 2–5 необходимое количество раз, пока плотность электролита не достигнет номинального значения 1,27 г/см³.

Такой способ может занять от нескольких дней до нескольких недель, но он считается самым оптимальным, с эффективностью порядка 80–90%.

Десульфатация АКБ специальным зарядным устройством

В продаже имеются и специальные зарядники со встроенным режимом десульфатации. Как правило, это автоматические зарядные устройства, которые нужно просто подключить к батарее и выбрать соответствующую функцию. Никаких дополнительных действий предпринимать не нужно, но и в этом случае процедура будет длительной. В зависимости от степени сульфатации пластин она может длиться 3–7 дней, на протяжении которых вы не сможете пользоваться аккумулятором.

Метод обратной зарядки

Устранение налёта сульфата свинца с применением этого метода – весьма рискованная процедура, поэтому его можно рекомендовать только в тех случаях, когда другие способы оказались безрезультатными.

Метод обратной зарядки аккумулятора

Нам понадобится источник постоянного тока большой мощности, например, сварочный аппарат старого образца с характеристиками выходного напряжения до 20 В при силе тока от 80 А.

Снятый с автомобиля аккумулятор при открученных пробках подключают к источнику электропитания по обратной схеме (минус к плюсу и наоборот). Включаем источник в сеть и заряжаем АКБ около 30 минут. Электролит будет интенсивно кипеть, но поскольку он подлежит замене, не обращаем на это внимания.

Зарядка с переполюсовкой действительно способна избавить пластины от сульфата свинца, но при этом полярность батареи поменяется на противоположную. Никогда не забывайте об этом!

Останется слить остатки электролита, залить новый раствор и зарядить батарею обычным зарядным устройством.

Пищевая сода и дистиллят

десульфатация содой и дистиллятом

Выливаем электролит из банок в отдельную ёмкость, он еще понадобиться. Готовим раствор в пропорциях 1 ст. ложка пищевой соды на 100 мл. дистиллированной воды. Полученную смесь кипятим, заливаем в аккумуляторную батарею. Через час его сливаем. Промываем банки теплой водопроводной водой, чтобы вымыть весь содовый раствор.

Для успешной десульфатации промываем банки аккумулятора проточной водой от содового раствора

Ранее вылитый электролит заливаем обратно по банкам. Предварительно отфильтровав его через тряпичную салфетку. Равномерно заполняем полости аккумулятора, давая возможность выходить воздуху из пробок. Если уровень после заливки недостаточный, доливаем дистиллят.

Фильтруем электролит перед заливкой в АКБ – для дальнейшей десульфатации

Ставим заряжать батарею током в 6 А на один час. Это нужно для проверки эффективности десульфатации при помощи дистиллированной воды и соды. По окончании проверяем напряжение на клеммах. Если оно стало выше, чем до процедуры, значит, химическая реакция на пластинах прошла успешно. Сульфат свинца вытравился достаточно для восстановления ёмкости.

После первого цикла десульфатации проверяем напряжение на клеммах

Подключаем батарею к зарядному устройству на всю ночь. Даем возможность полностью ей зарядиться. В случае негативного результата, процедуру необходимо повторить. В этом случае первый заряд после промывки проводим на токе в 10А сроком одни сутки. Контролируем напряжение после этого. Если оно увеличилось, то даем АКБ «настояться» 2 часа, и продолжаем заряд на 10А в течение 6 часов. В противном случае циклы промывки и заряда нужно проводить на протяжении 8-10 дней.

Эта процедура не гарантирует 100% восстановления ёмкости, но вылечить аккумулятор на 80-90% возможно. Все зависит от степени сульфатации пластин.

Важно! Соблюдайте меры предосторожности при работе с электролитом. Выливая его, держите пробки горизонтально, чтобы струи жидкости не пересекались. Так можно замкнуть между собой банки. Кроме того – это химически активное вещество, может повредить одежду, кожу, глаза и т.д.

Что такое десульфатация аккумулятора автомобиля?

Сульфатация — это когда пластины автомобильного аккумулятора покрываются свинцовым налетом. Сульфатация приводит к снижению емкости батареи и к невозможности извлечения достаточного для зажигания количества тока. Процесс восстановления включает в себя дезинтеграцию образовавшегося на решетках наслоения и возврат атомов свинца. Происходит чистка пластин от образовавшегося на них сульфата свинца.

Отложение солей — обычный процесс. Образование налета на пластинах возникает из-за химической реакции. Из одного электрода вырываются атомы, а на другом происходит концентрация солей. Десульфатирование разбивает атомы соли и возвращает состав электролита в начальное состояние. Утраченные атомы возвращаются обратно на электрод. Полностью вернуть все утраченные элементы не получится: со временем электроды начинают рыхлеть, на них образуются кристаллики соли, которые уже не могут быть разбиты в ходе восстановления. Но все же при качественном уходе такие батареи смогут прослужить еще несколько лет.

Солевые отложения препятствуют проникновению электролита к пластинам, что приводит к снижению качества заряда. Когда снижение емкости достигнет критического уровня, мотор перестанет заводиться.

  1. Аккумулятор заряжен на 100%, но двигатель не заводится.
  2. Наметилось снижение емкости.
  3. Плотность электролита стала ниже номинальной.
  4. Во время зарядки банки закипают почти сразу.
  5. Зарядка и разрядка происходят слишком быстро.

Но основной признак сульфатирования – появление налета. Серое наслоение покрывает всю площадь пластин. Его можно увидеть далеко не на всех АКБ, а только на тех, что оборудованы съемной крышкой. Полностью запаянные АКБ можно только распилить, но делать это не рекомендуется.

Другие способы

  1. Физический метод. Он подразумевает разбор корпуса и очистка ракам поверхность электрических пластин от сульфата свинца. Этот метод не подойдет для тех, у кого неразборной АКБ и просто не хочет возиться с разборкой;
  2. Промывка раствором Трилон-Б. Принцип схож с десульфатацией дистиллированной водой и содой. Он основан на возможности растворения сульфатов на первородные элементы во время химической реакции. Гарантировать стопроцентный результат невозможно, как повезет.
  3. Убирание сульфатации «моргалкой». Это устройство для десульфатации аккумуляторов. Подача импульсного зарядного тока. Этот прибор использует алгоритм работы и управляется микроконтроллером. По этой причине такие зарядники имеют повышенную цену. Из множества схем, предлагаемых в сети, можно их собрать. Если нет такой возможности или знаний, то можно применить в цепи обычного ЗУ реле указателя поворотов автомобиля. Оно прерывает подачу тока на клеммы АКБ с установленным интервалом времени, поэтому называется «мигалка». Эффективность высокая. Как собрать это устройство описано здесь.

Устройство для десульфатации аккумулятора моргалкой

Видео, как сделать приставку к ЗУ для десульфатации:

Если не свинцовый аккумулятор?

Для владельцев свинцово-кальциевых аккумуляторных батарей подобные методы убирания сульфатации будут неэффективны. Кальций образует более твердые кристаллы на пластинах. Они не поддаются разрушению щелочами (пищевой содой) и электрическим током. Поэтому десульфатация таких аккумуляторов невозможна.

Это касается необслуживаемых и гелиевых АКБ. Нет возможности заменить электролит или долить дистиллированную воду, их корпус не разборной. Каждая пластина «упакована» в сепаратор, что не позволяет доливать посторонние жидкости и сливать электролит для чистки от сульфата свинца.

Когда нужен

Внешние аккумуляторные батареи используются в различных ситуациях. Чаще всего он нужен для замены разрядившейся батареи, когда подключение нового устройства позволяет продлить время прогулки. Ситуаций, при которых для моноколеса требуется внешний аккумулятор множество:

  • штатная батарея разрядилась;
  • установленный аккумулятор вышел из строя (причины – попадание воды, грязи, резкие температурные перепады);
  • установленная батарея сильно нагрелась, что вызывает нарушения ее функционирования.

Кроме того, внешние батареи нужны при длительных поездках, загородных прогулках, если при выходе из дома уровень заряда штатной АКБ недостаточный, но времени на зарядку нет. Все внешние батареи обладают такими преимуществами:

  • прочный корпус, защищенный от падения, механических повреждений;
  • водонепроницаемость;
  • возможность двух-трех и более дополнительных зарядок.

Вывод

Владельцам более дешевых свинцово-кислотных аккумуляторов повезло больше. Они проводят десульфатацию своих батарей двумя способами: химическим и электрическим. В зависимости от степени отложений кристаллов на пластинах эффективность этих методов от 50 до 90%. То есть, шанс есть реанимировать АКБ.

Я рассмотрел самые популярные подходы к ликвидации сульфатации, которыми воспользуется любой автовладелец. Есть замечания – пишите в комментариях. Появились идей, рад общению и конструктивной критике. Всем удачи!

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: