Een snel acculadercircuit laadt een accu met verhoogde snelheid op, zodat deze in minder tijd dan de opgegeven periode wordt opgeladen. Dit wordt meestal gedaan door middel van een stapsgewijze huidige optimalisatie of controle.

Toen ik op zoek was naar een snellaadcircuit dat een batterij snel zou opladen, kwam ik een aantal ontwerpen tegen die niet alleen nutteloos maar ook misleidend waren. Het leek erop dat de betrokken auteurs geen idee hadden hoe een snellader eigenlijk moet zijn.

Objectief

Het belangrijkste doel hier is om snel opladen in loodzuuraccu's te bewerkstelligen zonder schade aan de cellen te veroorzaken.

Normaal gesproken wordt bij atmosferische temperaturen van 25 graden Celsius verondersteld dat een loodzuuraccu wordt opgeladen met een C / 10-snelheid, wat minstens 12 tot 14 uur zou duren voordat de accu volledig is opgeladen. Hier C = Ah-waarde van de batterij

Het doel van het hier gepresenteerde concept is om dit proces 50% sneller te laten verlopen en het opladen binnen 8 uur mogelijk te maken.

Houd er rekening mee dat een Op LM338 gebaseerd circuit kan niet worden gebruikt om de oplaadsnelheid van een batterij te verhogen , terwijl het een geweldige spanningsregelaar IC , het verbeteren van de oplaadsnelheid vereist een speciale stapsgewijze omschakeling in stroom die niet kan worden gedaan met alleen een LM338 IC.

Het circuitconcept

Als we het hebben over het snel opladen van een batterij, zijn we uiteraard geïnteresseerd om hetzelfde te implementeren met loodzuurbatterijen, aangezien dit degenen zijn die op grote schaal worden gebruikt voor bijna alle algemene toepassingen.

Het komt erop neer dat loodzuurbatterijen niet kunnen worden gedwongen om snel op te laden, tenzij het ontwerp van de oplader een 'intelligente' automatische schakelingen

Met een Li-ion-batterij wordt dit natuurlijk vrij eenvoudig door er de volledige dosis van de gespecificeerde hoge stroom op toe te passen en deze vervolgens af te sluiten zodra deze het volledige laadniveau bereikt.

De bovenstaande bewerkingen kunnen echter fataal zijn als ze worden uitgevoerd op een loodzuuraccu, aangezien LA-accu's niet zijn ontworpen om continu lading op hoge stroomniveaus te accepteren.

Om de stroom in een snel tempo onder druk te zetten, moeten deze batterijen daarom stapsgewijs worden opgeladen, waarbij de ontladen batterij aanvankelijk wordt toegepast met een hoge C1-snelheid, geleidelijk wordt verlaagd tot C / 10 en tenslotte een druppelladingsniveau als de batterij nadert. een volledige lading over zijn terminals. De cursus kan minimaal 3 tot 4 stappen bevatten om maximaal 'comfort' en veiligheid voor de levensduur van de batterij te garanderen.

Hoe deze 4-staps acculader werkt

Voor het implementeren van een 4-staps snellaadcircuit gebruiken we hier de veelzijdige LM324 voor het detecteren van de verschillende spanningsniveaus.

De 4 stappen zijn:

1) Bulk opladen met hoge stroomsterkte
2) Matige stroom bulk opladen
3) Absorptie opladen
4) Float opladen

Het volgende diagram laat zien hoe de IC LM324 kan worden bedraad als een 4-staps accuspanning monitor en afgesneden circuit.

Schakelschema

SLUIT EEN LED IN SERIE MET R1, R2, R3, R4 ELK AAN OM EEN SYNCHRONE TE KRIJGEN VAN DE OPLAADSTATUS VAN DE BATTERIJ. INITIEEL ZULLEN ALLE LED'S DE MAXIMALE STROOM AANGEVEN, DAARNA GAAN DE LEDS EEN VOOR EEN UIT TOT SLECHTS DE A4-LED BLIJFT OPLADEN EN DE BATTERIJ VOLLEDIG OPGELADEN IS.

De IC LM324 is een quad-opamp-IC waarvan alle vier de opamps worden gebruikt voor de beoogde sequentiële schakeling van de uitgangsstroomniveaus.

De procedure is heel gemakkelijk te begrijpen. opamps A1 t / m A2 zijn geoptimaliseerd voor het schakelen op verschillende spanningsniveaus tijdens het stapsgewijs opladen van de aangesloten accu.

Alle niet-inverterende ingangen van de opamps zijn verbonden met aarde via de zenerspanning.

De inverterende ingangen zijn verbonden met de positieve voeding van het circuit via de overeenkomstige presets.

Als we aannemen dat de batterij een 12V-batterij is met een ontlaadniveau van 11V, kan P1 zo worden ingesteld dat het relais net wordt losgekoppeld wanneer de batterijspanning 12V bereikt, P2 kan worden aangepast om het relais op 12,5V vrij te geven, P3 kan worden gedaan voor hetzelfde op 13,5V en tenslotte kan P4 worden ingesteld om te reageren op de batterij volledig oplaadniveau van 14,3V.

Rx, Ry, Rz hebben dezelfde waarden en zijn geoptimaliseerd om de batterij van de vereiste hoeveelheid stroom te voorzien tijdens de verschillende laadspanningsniveaus.

De waarde zou zo kunnen worden vastgelegd dat elke inductor een stroomdoorgangssnelheid toelaat die 1 / 10de van de AH van de batterij kan zijn.

Het kan worden bepaald door de ohm-wet te gebruiken:

R = I / V

De waarden van Rx, alleen of Rx, Ry samen kunnen iets anders worden gedimensioneerd om relatief meer stroom naar de batterij toe te laten tijdens de beginfasen volgens individuele voorkeuren, en kunnen worden aangepast.

Hoe het circuit reageert wanneer het is ingeschakeld

Na het aansluiten van de ontladen batterij over de getoonde aansluitklemmen wanneer de stroom is ingeschakeld:

Alle inverterende ingangen van de opamp ervaren een overeenkomstig lager spanningsniveau dan het referentieniveau van de zenerspanning.

Dit zorgt ervoor dat alle uitgangen van de opamps hoog worden en activeert de relais RL / 1 tot RL / 4.

In bovenstaande situatie wordt de volledige voedingsspanning van de ingang via de maakcontacten van RL1 omgeleid naar de accu.

De ontladen batterij begint nu op te laden met een relatief extreem hoge stroomsterkte en laadt snel op tot een niveau boven het ontladen niveau totdat de ingestelde spanning op P1 de zenerreferentie overschrijdt.

“3 soorten energietransformatoren ”

Het bovenstaande dwingt A1 om T1 / RL1 UIT te schakelen.

De batterij kan nu niet de volledige voedingsstroom krijgen, maar blijft opladen met de parallelle weerstanden gecreëerd door Rx, Ry, Rz via de overeenkomstige relaiscontacten.

Dit zorgt ervoor dat de batterij wordt opgeladen op het volgende hogere stroomniveau dat wordt bepaald door de drie parallelle inductor-nettowaarde (weerstanden).

Naarmate de batterij verder oplaadt, wordt A2 uitgeschakeld bij het volgende vooraf bepaalde spanningsniveau, waarbij Rx wordt uitgeschakeld en Ry, Rz alleen wordt weergegeven met de bedoelde laadstroom naar de batterij. Dit zorgt ervoor dat het versterkerniveau dienovereenkomstig wordt verlaagd voor de batterij.

Door de procedures te volgen terwijl de batterij wordt opgeladen tot het volgende berekende hogere niveau, wordt A3 uitgeschakeld waardoor alleen Rz het vereiste optimale stroomniveau voor de batterij kan behouden, totdat deze volledig is opgeladen.

Wanneer dit gebeurt, schakelt de A4 uiteindelijk UIT en zorgt ervoor dat de batterij nu volledig wordt uitgeschakeld nadat deze de vereiste volledige lading heeft bereikt met de gespecificeerde hoge snelheid.

De bovenstaande methode van opladen in 4 stappen zorgt voor een snel opladen zonder de interne configuratie van de batterij aan te tasten en zorgt ervoor dat de lading minstens 95% bereikt.

Rx, Ty, Rz kunnen worden vervangen door gelijkwaardige draadgewonden weerstanden, maar het zou enige warmteafvoer ervan betekenen in vergelijking met de tegenhangers van de inductor.

Normaal gesproken moet een loodzuuraccu ongeveer 10 tot 14 uur worden opgeladen om voor ten minste 90% van de lading te kunnen accumuleren. Met het bovenstaande snelle acculadercircuit zou hetzelfde binnen 5 uur kunnen worden gedaan, dat is 50% sneller.

Onderdelen lijst

R1 --- R5 = 10k
P1 --- P4 = 10k voorinstellingen
T1 --- T4 = BC547
RL / 1 --- RL / 4 = SPDT 12V relais 10amp contactvermogen
D1 --- D4 = 1N4007
Z1 = 6V, 1/2 watt zenerdiode
A1 --- A4 = LM324 IC