Eine schnelle Batterieladeschaltung lädt eine Batterie mit erhöhter Geschwindigkeit auf, so dass sie in kürzerer Zeit als dem angegebenen Zeitraum aufgeladen wird. Dies erfolgt normalerweise durch eine schrittweise Stromoptimierung oder -steuerung.

Auf der Suche nach einem Schnellladekreis, der einen Akku schnell auflädt, stieß ich auf einige Designs, die nicht nur nutzlos, sondern auch irreführend waren. Es schien, dass die betroffenen Autoren keine Ahnung hatten, wie ein Schnellladegerät tatsächlich sein muss.

Zielsetzung

Das Hauptziel hierbei ist es, ein schnelles Laden in Blei-Säure-Batterien zu erreichen, ohne die Zellen zu schädigen.

Normalerweise sollte bei 25 Grad Celsius atmosphärischen Temperaturen eine Blei-Säure-Batterie mit einer C / 10-Rate aufgeladen werden, was mindestens 12 bis 14 Stunden dauern würde, bis die Batterie vollständig aufgeladen ist. Hier ist C = Ah Wert der Batterie

Ziel des hier vorgestellten Konzepts ist es, diesen Vorgang um 50% zu beschleunigen und den Ladevorgang innerhalb von 8 Stunden abzuschließen.

Bitte beachten Sie, dass ein Eine LM338-basierte Schaltung kann nicht zum Erhöhen der Laderate eines Akkus verwendet werden , während es ein ist großer Spannungsregler IC Eine Erhöhung der Laderate erfordert a spezielle schrittweise Umschaltung im Strom, der nicht allein mit einem LM338-IC durchgeführt werden kann.

Das Schaltungskonzept

Wenn wir darüber sprechen, wie eine Batterie schnell aufgeladen werden kann, sind wir offensichtlich daran interessiert, dasselbe mit Blei-Säure-Batterien zu implementieren, da diese für fast alle allgemeinen Anwendungen ausgiebig verwendet werden.

Das Fazit bei Blei-Säure-Batterien ist, dass diese nicht gezwungen werden können, schnell zu laden, es sei denn, das Ladegerät-Design enthält eine 'intelligente' automatische Schaltung .

“Aktiver Tiefpassfilter-Rechner ”

Mit einem Li-Ionen-Akku wird dies offensichtlich recht einfach, indem die volle Dosis des angegebenen hohen Stroms angelegt und dann abgeschaltet wird, sobald der volle Ladezustand erreicht ist.

Die oben genannten Vorgänge können jedoch tödlich sein, wenn sie mit einer Blei-Säure-Batterie durchgeführt werden, da LA-Batterien nicht dafür ausgelegt sind, kontinuierlich Ladungen bei hohen Strömen aufzunehmen.

Um den Strom schnell unter Druck zu setzen, müssen diese Batterien daher schrittweise aufgeladen werden, wobei die entladene Batterie zunächst mit einer hohen C1-Rate angelegt wird, die allmählich auf C / 10 und schließlich auf einen Erhaltungsladungspegel reduziert wird, wenn sich die Batterie nähert eine volle Ladung über seine Terminals. Der Kurs kann mindestens 3 bis 4 Schritte umfassen, um maximalen Komfort und Sicherheit für die Batterielebensdauer zu gewährleisten.

So funktioniert dieses 4-Stufen-Ladegerät

Für die Implementierung einer 4-stufigen Schnellladeschaltung verwenden wir hier den vielseitigen LM324 zum Erfassen der verschiedenen Spannungspegel.

Die 4 Schritte umfassen:

1) Hochstrom-Massenladung
2) Mäßige aktuelle Massenladung
3) Absorptionsladung
4) Erhaltungsladung

Das folgende Diagramm zeigt, wie die Der IC LM324 kann als 4-Stufen-Batteriespannung verdrahtet werden Stromkreis überwachen und abschalten.

Schaltplan

BITTE SCHLIESSEN SIE EINE LED IN DER REIHE MIT R1, R2, R3, R4 AN, UM EINE SYNCHRONE LESUNG DES LADESTATUS DER BATTERIE ZU ERHALTEN. Anfangs leuchten alle LEDs auf den maximalen Strom, dann schalten sich die LEDs nacheinander ab, bis nur noch eine A4-LED bei der Anzeige der Schwimmladung übrig bleibt und die Batterie vollständig aufgeladen ist.

Der IC LM324 ist ein Quad-Opamp-IC, dessen alle vier Opamps für das beabsichtigte sequentielle Schalten der Ausgangsstrompegel verwendet werden.

Das Verfahren ist sehr leicht zu verstehen. Die Operationsverstärker A1 bis A2 sind für das Schalten auf verschiedenen Spannungspegeln während des schrittweisen Ladens der angeschlossenen Batterie optimiert.

Alle nicht invertierenden Eingänge der Operationsverstärker sind über die Zenerspannung auf Masse bezogen.

Die invertierenden Eingänge sind über die entsprechenden Voreinstellungen mit der positiven Versorgung der Schaltung verbunden.

“wie viele Ports hat ein Computer? ”

Wenn wir davon ausgehen, dass es sich bei der Batterie um eine 12-V-Batterie mit einem Entladepegel von 11 V handelt, kann P1 so eingestellt werden, dass das Relais gerade dann abschaltet, wenn die Batteriespannung 12 V erreicht. P2 kann so eingestellt werden, dass das Relais bei 12,5 V freigegeben wird. P3 kann ausgeführt werden für das gleiche bei 13,5 V und schließlich könnte P4 für die Reaktion am eingestellt werden Ladezustand des Akkus von 14,3 V.

Rx, Ry, Rz haben die gleichen Werte und sind optimiert, um die Batterie während der verschiedenen Ladespannungspegel mit der erforderlichen Strommenge zu versorgen.

Der Wert könnte so festgelegt werden, dass jeder Induktor eine Stromdurchgangsrate zulässt, die 1/10 der Batterie AH betragen kann.

Es kann unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes bestimmt werden:

R = I / V.

Die Werte von Rx, allein oder Rx, Ry zusammen könnten etwas anders dimensioniert werden, um der Batterie in den Anfangsphasen gemäß den individuellen Präferenzen relativ mehr Strom zu ermöglichen, und sind optimierbar.

Wie die Schaltung beim Einschalten reagiert

Nach dem Anschließen der entladenen Batterie an die angezeigten Klemmen beim Einschalten:

Alle invertierenden Eingänge der Operationsverstärker erfahren entsprechend niedrigere Spannungspegel als der Referenzpegel der Zenerspannung.

Dies veranlasst alle Ausgänge der Operationsverstärker, hoch zu werden, und aktiviert die Relais RL / 1 bis RL / 4.

In der obigen Situation wird die volle Versorgungsspannung vom Eingang über die N / O-Kontakte von RL1 zur Batterie umgeleitet.

Die entladene Batterie beginnt nun mit einer relativ extrem hohen Stromrate zu laden und lädt sich schnell bis zu einem Wert über dem entladenen Wert auf, bis die an P1 eingestellte Spannung die Zenerreferenz überschreitet.

Das Obige zwingt A1, T1 / RL1 auszuschalten.

Die Batterie wird nun daran gehindert, den vollen Versorgungsstrom zu erhalten, lädt jedoch mit den von Rx, Ry, Rz über die entsprechenden Relaiskontakte erzeugten Parallelwiderständen weiter.

Dies stellt sicher, dass die Batterie mit dem nächsthöheren Strompegel geladen wird, der durch den Nettowert der drei parallelen Induktoren (Widerstände) bestimmt wird.

Wenn sich die Batterie weiter auflädt, schaltet A2 bei dem nächsten vorgegebenen Spannungspegel ab, schaltet Rx aus und gibt Ry, Rz nur mit dem beabsichtigten Ladestrom zur Batterie wieder. Dies stellt sicher, dass der Verstärkerpegel für die Batterie entsprechend reduziert wird.

Befolgen Sie die Anweisungen, während der Akku auf den nächsthöheren höheren Ladezustand aufgeladen wird, und schaltet A3 aus, sodass nur Rz den erforderlichen optimalen Strompegel für den Akku beibehalten kann, bis er vollständig aufgeladen ist.

In diesem Fall schaltet sich A4 endgültig aus, um sicherzustellen, dass der Akku jetzt vollständig ausgeschaltet ist, nachdem die erforderliche volle Ladung mit der angegebenen schnellen Rate erreicht wurde.

Das obige Verfahren zum 4-stufigen Laden des Akkus gewährleistet ein schnelles Laden, ohne die interne Konfiguration des Akkus zu beeinträchtigen, und stellt sicher, dass der Ladevorgang mindestens 95% erreicht.

Rx, Ty, Rz können durch äquivalente drahtgewickelte Widerstände ersetzt werden, dies würde jedoch im Vergleich zu den Gegenstücken der Induktivität eine gewisse Wärmeableitung von ihnen bedeuten.

Normalerweise müsste eine Blei-Säure-Batterie etwa 10 bis 14 Stunden lang aufgeladen werden, um mindestens 90% der Ladungsakkumulation zu ermöglichen. Mit dem oben genannten Schnellladegerät kann das Gleiche innerhalb von 5 Stunden erledigt werden, das ist 50% schneller.

Liste der Einzelteile

R1 --- R5 = 10k
P1 --- P4 = 10k Voreinstellungen
T1 --- T4 = BC547
RL / 1 --- RL / 4 = SPDT 12V Relais 10amp Kontaktleistung
D1 --- D4 = 1N4007
Z1 = 6 V, 1/2 Watt Zenerdiode
A1 --- A4 = LM324 IC