Можно ли заряжать и разряжать аккумулятор одновременно?

Нет, на практике заряжать и разряжать аккумулятор одновременно по законам физики невозможно. Вы или заряжаете, или разряжаете элемент питания — он не может делать и то, и другое одновременно.

Возможно, где-то на молекулярном уровне происходят некоторые «выравнивания» (компенсации). Но это не то, что мы называем «зарядкой и разрядкой» в один и тот же момент.

Вы можете пользоваться, например, смартфоном или ноутбуком в тот момент, когда он заряжается. Но это не значит, что часть аккумулятора получает заряд, когда как в то же самое время другая часть отдаёт энергию гаджету (только если батарея не состоит из нескольких независимых ячеек). Тоже самое относится и к аккумулятору автомобиля — на его примере будет нагляднее объяснить.

В автомобиле нельзя заряжать и разряжать АКБ одновременно, как же так?

В автомобиле аккумулятор:

• • либо заряжается,
• • либо разряжается,
• • либо нет ни того, ни другого.

Он способен быстро менять одно состояние на другое, но генератор не может заряжать и разряжать аккумулятор одновременно.

Генератор повышает напряжение в бортовой сети автомобиля так, чтобы оно было достаточно высоким для обеспечения всей нагрузки. Притом иногда при изменении нагрузки время зарядки батареи может сократиться до минимума.

При достижении максимального напряжения аккумулятор начинает разряжаться — в этот момент он больше не заряжается. Как только напряжение батареи выравнивается с напряжением на генераторе переменного тока, достигается равновесие.

→ Теперь питание обеспечивается генератором переменного тока, батарея не заряжается и не разряжается.

После снятия дополнительной нагрузки батарея кратковременно заряжается до тех пор, пока вновь не достигнет равновесия. Это при условии, что в бортовой сети напряжение немного возрастает.

Но у литий-ионных аккумуляторов в телефонах и ноутбуках всё иначе?

Всё то же самое относится и к литий-ионным батареям. Концепцию «зарядки и разрядки одновременно с выделением тепла», конечно, никто не отменял (если вы понимаете, о чём речь), но на практике ЭДС обычного гаджета составляет около 3,7 В, а зарядное напряжение намного выше (~5 В). То есть аккумулятор не используется во время зарядки.

Про концепцию «зарядки и разрядки одновременно с выделением тепла»

Вот, что иногда происходит в ноутбуках: если устройство с батарейным питанием от внешнего источника питания может выдерживать большие нагрузки, батарея в конечном итоге используется в качестве буфера внешнего питания.

Например, в контуре требуется цепь 10 А в течение 30 секунд, затем 1 А в течение следующих 30 секунд. Да, напряжение имеет значение, но давайте просто придерживаться тока, чтобы объяснить ситуацию проще.

Итак, в целом нам нужно 5,5 А в среднем. Допустим, что внешний источник питания может обеспечить 6 А (у ноутбуков обычно бывают адаптеры 4,74 А и 6,3 А, но для примера упростим).

Таким образом, в течение 30 секунд каждой минуты батарея разряжается со скоростью 4,4 А. в течение остальных 30 секунд она может заряжаться при 4,6 А. В данном случае 0,2 А — потери на зарядку и разрядку. Другими словами, в конце цикла батарея находится на том же уровне, что и раньше. Эти 0,2 А являются тем, что генерирует тепло.

***

Важно понимать, что в задаче «заряжать и разряжать аккумулятор одновременно» нет практического смысла (повторимся, речь не об использовании телефона во время зарядки, а о сложных химических процессах внутри батареи). Даже если это было бы возможно.

Просто мы создадим тем самым много тепла, особенно если ёмкость аккумулятора небольшая. Если это батарея на 10 Ач, то она будет генерировать много тепла, делая циклы при постоянном токе выше 2С. Это может превысить безопасные пределы батареи, если соответствующее тепловое управление не принято во внимание.

Вот тут и может возникнуть проблема, но не от зарядки и разрядки одновременно.

Узнайте больше об аккумуляторах

Подпишитесь в группе ВКонтакте @NeovoltRu на новости из мира гаджетов, узнайте об улучшении их автономности и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.

Можно ли заряжать аккумулятор, не снимая клеммы автомобиля, – мнение специалиста

Содержание

1. Можно ли подзарядить аккумулятор без снятия клемм на работающем двигателе?
2. Можно ли заряжать АКБ на машине при заглушенном моторе, не снимая клеммы?
3. Карбюраторный двигатель
4. Инжекторный двигатель
5. Дизельный двигатель
6. Правила безопасности при заряде батареи без снятия клемм

Можно ли подзарядить аккумулятор без снятия клемм на работающем двигателе?

Каждый автомобилист рано или поздно задумывается, можно ли заряжать аккумулятор, не снимая клеммы. Это объясняется тем, что отсоединение АКБ от бортовой системы может повлечь за собой ряд дефектов:

• перезагрузка системы климат-контроля, предназначенной для регулирования температурного режима в салоне;
• сброс параметров памяти электронного блока управления;
• изменение настроек или полное отключение аудиосистемы автомобиля.

С подобными трудностями не хочет сталкиваться ни один владелец автотранспортного средства. Ведь перенастройка всех слетевших систем занимает длительный промежуток времени. Поэтому водители часто интересуются, можно ли подзаряжать аккумулятор, не снимая клеммы. Существует две противоположных точки зрения, в основе которых лежит личный опыт. Одни водители подтверждают, что при соблюдении техники безопасности возможно осуществить успешную зарядку АКБ. Другие, наоборот, сообщают о повреждениях, которые появились в результате выполнения такого процесса. Нельзя не отметить, что отзывов о неудачном восстановлении батареи без отключения клемм достаточно мало, однако их наличие говорит о возможной опасности.

Основной проблемой, возникающей при зарядке АКБ, которая включена в автоматическую систему управления, являются скачки напряжения в сторону повышения. Если показатель превысит максимально допустимую норму автомобильных устройств, то с большой вероятностью они потеряют работоспособность. Поэтому нужно обращать внимание на параметры приборов, так как каждая марка машины имеет свои приборы, которые потребляют, передают и вырабатывают электроэнергию. В основном автомобильная техника способна переносить повышенное напряжение в диапазоне от 15,3 до 15,7 В.

Перед тем как заряжать аккумулятор в машине, необходимо тщательно изучить максимальные значения параметра для электронных приборов автотранспортного средства. После этого нужно приступать к подбору зарядного устройства. Причём решение о его выборе должно основываться исключительно на выходных характеристиках. Все особенности зарядного устройства изложены в дополнительной документации. После этого решается, возможна ли зарядка аккумулятора, не снимая с автомобиля клемм.

Можно ли заряжать АКБ на машине при заглушенном моторе, не снимая клеммы?

У водителей зачастую возникает ещё один вопрос: можно ли заряжать аккумулятор на машине при заглушенном моторе. Большинство специалистов дают положительный ответ. Они утверждают, что это является единственно верным решением, так как запущенный мотор может стать причиной неприятных последствий. Во-первых, существует большая вероятность повредить генератор и реле-регулятор. Во-вторых, запущенный двигатель приводит к сбою работы зарядного устройства. Это объясняется тем, что оно может функционировать лишь при заглушенном моторе.

Нельзя не отметить, что в практике отсутствуют случаи возгорания электронного блока управления при запущенном двигателе. Изучая вопрос о том, как грамотно зарядить аккумулятор на машине, заметим, что рекомендуется восстанавливать АКБ, не снимая клеммы, при заглушенном моторе. Это поможет избежать порчи зарядного прибора.

Карбюраторный двигатель

Карбюраторный двигатель не доставляет проблем при осуществлении такого формата восстановления аккумулятора. Это объясняется тем, что в данных типах ДВС отсутствует электронный блок управления. Следовательно, электронные приборы не смогут сгореть. Единственное, что представляет опасность в таком виде двигателя – это реле-регулятор, который стабилизирует процесс восстановления аккумулятора. Но если это устройство придёт в негодность, то будет происходить лишь перезарядка АКБ.

Таким образом, анализируя, можно ли зарядить аккумулятор, не снимая клеммы при заглушенном карбюраторном двигателе, отметим, что однозначно да.

Инжекторный двигатель

В таком типе двигателя внутреннего сгорания огромное количество электронных устройств. В качестве основного прибора, который всем управляет, выступает электронный блок управления. Он регулирует многие функции автомобиля. Например, систему зажигания. В инжекторных двигателях энергия доставляется как всем потребителям, так и электронному блоку питания. Следовательно, у водителей возникает вопрос, нужно ли снимать клеммы при зарядке аккумулятора? Существует мнение, что восстановление АКБ таким способом нарушит функционирование автомобиля. Однако большинство специалистов утверждают, что это ошибочная точка зрения. В подтверждении своих слов они приводят следующие аргументы:

1. Современные системы электронных блоков управления имеют механизм, который их защищает от перенапряжения.
2. Сила тока зарядного прибора находится в диапазоне от 2 до 8 А. Это не представляет угрозу для автомобиля.
3. В основном на автотранспортных средствах установлены замки зажигания, останавливающие работу всех электроприборов в машине. Это позволяет избежать утечек тока.
4. Зарядные устройства, как правило, характеризуются такими же выходными параметрами напряжения, что и генератор. В автомобилях современного производства оно составляет от 13,8 до 14,6 В. Следовательно, электрические приборы не смогут сгореть.

Таким образом, зарядить аккумулятор автомобиля, не снимая с машины, при заглушенном инжекторном моторе можно. Причём ряд специалистов настоятельно рекомендуют восстанавливать АКБ таким способом, чтобы не произошёл сброс настроек различных систем машины.

Дизельный двигатель

Такой тип двигателя также разрешает зарядить аккумулятор автомобиля, не снимая с машины, при заглушенном моторе. Стабильность его функционирования обеспечивается благодаря огромному количеству взаимодействующих систем, которые работают под управлением электронного блока. Следовательно, существует вероятность, что приборы, находящиеся в машине, могут воспламениться. Но на практике таких случаев не зарегистрировано.

Правила безопасности при заряде батареи без снятия клемм

Зарядка АКБ – сложная задача, решение которой требует не только определённых знаний в области электричества, но и грамотного соблюдения техники безопасности. Это связано с тем, что процесс восстановления батареи характеризуется выделением химических соединений, способных загореться. Поэтому зарядка аккумулятора без снятия клеммы должна проходить под пристальным контролем владельца автомобиля. Чтобы обеспечить безопасность при восстановлении АКБ, необходимо следовать основным правилам техники безопасности:

1. Присоединять зарядку в розетку после подключения с неё клемм к батарее. По окончании процесса восстановления АКБ необходимо снять зажимы. Только после этого разрешается отключать устройство из сети. Если перепутать последовательность действий, то может произойти скачок напряжения, что приведёт к повреждению аккумулятора.
2. Выполнять подключение клеммы зарядной станции с плюсовой. Однако обратная ситуация наблюдается при отключении их. Необходимо сначала снять отрицательную клемму.
3. Зарядка АКБ должна осуществляться без включения каких-либо потребителей аккумуляторных батарей. Рекомендуется даже извлечь ключ зажигания.
4. Необходимо постоянно контролировать оголённые провода от зарядки. Это объясняется тем, что они могут контактировать с поверхностями машины.
5. Восстанавливать батарею нужно исключительно в помещениях с хорошей вентиляцией.

Таким образом, зарядка АКБ на автомобиле, не снимая клеммы, возможна, но лишь при грамотном соблюдении основных требований безопасности.

zBattery.com | recharging-alkaline-batteries-fact-or-fiction

 

Да, щелочные батареи можно заряжать. Тем не менее, это не считается экономически эффективным и имеет некоторые риски. Перезарядка любого аккумулятора может привести к выделению газа внутри аккумулятора. Поскольку щелочная батарея обычно герметична, внутри нее может создаваться очень высокое давление. Это может привести к разрыву уплотнения, что приведет к утечке содержимого или даже к взрыву. Перезаряжаемые батареи, в том числе RAM (перезаряжаемые щелочные марганцевые батареи), специально разработаны для снижения этого риска.

Перезарядка щелочных батарей была впервые представлена ​​в начале 1990-х годов. Он был представлен как альтернатива никель-кадмиевым (NiCad) перезаряжаемым аккумуляторам. Тогда преимуществами были более высокое напряжение (полные 1,5 вольта), медленный саморазряд и отсутствие «эффекта памяти». Когда в начале 2000-х стали доступны никель-металлогидридные (NiMh) батареи, преимущества перезарядки щелочных батарей уменьшились. Аккумуляторы NiMh имели более высокую емкость, больше циклов перезарядки и практически не имели эффекта памяти по сравнению с аккумуляторами NiCad. Преимущество перезарядки щелочных батарей еще больше уменьшилось с введением «гибридных или предварительно заряженных батарей». Гибридные батареи представляют собой никель-металлогидридные батареи с некоторыми изменениями в их конструкции, что приводит к несколько меньшей емкости, чем у стандартных никель-металлогидридных аккумуляторов, но добавляет преимущество более медленного саморазряда. Из-за уменьшения преимуществ большинство производителей прекратили выпуск своих аккумуляторов и зарядных устройств для оперативной памяти. Тем не менее, RAM и щелочные батареи по-прежнему доступны и считаются наиболее экологичными. Наиболее распространенными производителями аккумуляторов и зарядных устройств для RAM являются IGo, AccuCell и Pure Energy.

Вот основные плюсы и минусы щелочных и RAM батарей.

 

Плюсы:

• Предварительно заряженный
  
• Медленный саморазряд
  
• Более экологичный (меньше токсичных металлов)
  
• Полный 1,5 В, когда новый
  

Минусы:

• Длительное время перезарядки (10-16 часов)
  
• Повышенный риск утечки при зарядке и во время работы использовать
  
• Необходимо заряжать только после частичного использования (чем реже используется перед зарядкой, тем лучше)
  
• Заметное сокращение времени работы после каждого цикла зарядки
  
• Требуется зарядное устройство, специально разработанное для щелочных батарей
  
• Меньшее количество циклов зарядки (исходя из разрядки до < 50% полезной емкости)
  
• Низкая производительность в устройствах с высоким энергопотреблением

	Щелочные/RAM	никель-кадмиевый	никель-металлогидридный	Гибрид NiMh
Номинальное напряжение	1,5	1,2	1,2	1,2
Емкость (мАч)	2400	1000	2500 — 2700	2000 — 2400
Саморазряд	Низкий, <1% в месяц	Высокий, 10% /мес.	Высокая, 15% /мес.	Низкий, <3%/мес
Циклы зарядки *	<50	~800	~500	~500
Стоимость (средняя на батарею)	От 0,75 до 1,25 долл. США	1,45 долл. США	3,00 $	2,75 $
Стоимость цикла	1,5–2,5 цента	0,18 цента	0,60 цента	0,55 цента

Аккумулятор с жидкими электродами можно перезаряжать или заправлять

Новый вид аккумуляторов хранит энергию в том, что исследователи называют «перезаряжаемым топливом» — электродах в жидкой форме. Результат можно либо перезарядить, как обычную батарею, либо заменить, закачав новое топливо, такое как бензин.

Тестер аккумуляторов : Химик Аргоннской национальной лаборатории Елена Тимофеева проводит эксперимент по тестированию жидкого электрода (видно внутри пакета для внутривенных вливаний).

Материалы теоретически могут позволить электромобилю проехать 500 миль без подзарядки, что в пять раз больше, чем сейчас может сделать большинство электромобилей, говорят исследователи, разрабатывающие технологию, которые базируются в Аргоннской национальной лаборатории и Технологическом институте Иллинойса. Замена их на заправочной станции займет всего несколько минут. Напротив, даже самым быстрым зарядным станциям для обычных аккумуляторов требуется час, чтобы обеспечить полную зарядку.

Ограниченный запас хода и длительное время подзарядки — две самые большие проблемы для электромобилей. Жидкие аккумуляторные электроды могут обеспечить большую дальность действия за счет увеличения количества энергии, которую могут хранить аккумуляторные батареи, и, поскольку потребуется меньше компонентов, не накапливающих энергию, это также может сделать их дешевле.

Батареи, в которых используются жидкие электроды, также могут быть безопаснее обычных, говорит Пинг Лю, руководитель программы в Агентстве перспективных исследовательских проектов в области энергетики, которое финансирует работу. Материалы положительного и отрицательного электродов будут храниться в отдельных резервуарах, а не в одном аккумуляторном элементе, как в обычных батареях. Это может предотвратить короткое замыкание и перегрев, которые могут привести к возгоранию литий-ионных аккумуляторов.

Перезаряжаемые виды топлива находятся на ранней стадии, но ARPA-E сочла их многообещающими, объявив о финансировании четырех групп, разрабатывающих эту технологию. Помимо проекта в Иллинойсе, он поддерживает проекты в GE, Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии и 24M, дочерней компании Массачусетского технологического института.

Исследователи из Иллинойса уже продемонстрировали небольшую «полуэлементную» батарею, в которой используются один жидкий электрод и один твердый.

Для своего проекта, финансируемого ARPA-E на сумму 3,4 миллиона долларов, который начался в прошлом месяце, они планируют построить прототип, в котором используются жидкости как для положительных, так и для отрицательных электродов. Эта батарея должна хранить один киловатт-час энергии, достаточной для нескольких километров езды.

В обычных батареях для электромобилей до 75 процентов материала внутри аккумуляторной батареи состоит из компонентов, которые не хранят энергию, — корпуса элементов, датчики, электрические соединения, системы охлаждения и т. д. При хранении энергии в жидкости, по крайней мере теоретически, большая часть этого материала может быть устранена, что уменьшит размер и стоимость аккумуляторных блоков.

Ключевым моментом является отделение материалов, накапливающих энергию, от структур, используемых для извлечения этой энергии и создания электрического тока. В обычной батарее каждый слой электродного материала соединен с листом фольги и пластиковой мембраной, которые позволяют электронам и ионам течь, создавая электрический ток.

Если вы хотите сохранить больше энергии, вам также нужно добавить больше слоев фольги и пластика.

В новой батарее жидкие электроды будут храниться в резервуарах и прокачиваться через относительно небольшое устройство для взаимодействия и выработки электроэнергии. Увеличение запаса энергии будет просто вопросом увеличения резервуаров для хранения; устройство, где вырабатывается электричество, может остаться прежнего размера. Чем больше резервуары, тем меньшую часть общего объема займет энергогенерирующее устройство.

Жидкостные электроды существуют уже некоторое время — например, как часть устройств, называемых проточными батареями, — но они обычно накапливают энергию в разбавленном растворе, который требует слишком большого объема для использования в автомобиле. Некоторые батареи имеют расплавленные электроды, которые лучше подходят для стационарного применения (см. «Лучшая батарея Ambri»). Каждый из проектов ARPA-E направлен на поиск способов увеличения плотности энергии жидкостей на порядок.

Дополнительный продукт Массачусетского технологического института 24M является пионером в этой области, показавшим, что можно суспендировать высокие концентрации обычных энергоемких электродных порошков в жидкости и извлекать из них энергию (см. «Автомобильный аккумулятор за полцены»). Основной задачей является достижение достаточно высокой электропроводности для практической батареи.

Аналогичный подход используют исследователи из Иллинойса. Они подчеркивают использование наноразмерных порошков, которые можно суспендировать в очень высоких концентрациях и при этом легко течь благодаря особым свойствам частиц в таком маленьком масштабе. Они также разработали новый способ извлечения электрического тока из частиц и надеются, что это позволит им увеличить проводимость. Детали держатся в секрете, пока они не закончат регистрацию патентов.

Батареи с жидким электродом имеют некоторые потенциальные недостатки. Наночастицы могут быстро разлагаться, а исследователи только начали разрабатывать всю систему.