Как зарядить два аккумулятора одновременно

Если у вас катер или дом на колесах, то в них установлено электрооборудование, которое вы используете с выключенным двигателем. На катере это помпа, лебедка, эхолоты или электромотор, а в автомобиле 12-вольтовые розетки, светодиодные фонари или холодильник.
Подключать эти устройства к стартовому аккумулятору нельзя, он сядет и вы не заведете двигатель. Правильное решение — установить один или несколько дополнительных аккумуляторов глубокого разряда, не имеющих отношения к запуску двигателя.

Последовательно соединенные аккумуляторы

При последовательном соединении на клеммах батареи увеличивается напряжение, а емкость остается равной емкости каждого аккумулятора.

Два последовательно соединенных 12-вольтовых аккумулятора заряжают одним 24-вольтовым зарядным устройством. Аккумуляторы должны быть одного типа, возраста, емкости и желательно выпущены одним производителем.

Зарядка двух последовательно соединенных аккумуляторов 24-вольтовым зарядным устройством

Если аккумуляторы отличаются по возрасту, то емкость старого аккумулятора, скорее всего уже уменьшилась в процессе эксплуатации. Во время зарядки он зарядится раньше, а поскольку зарядное устройство попытается зарядить оставшийся, старый аккумулятор перезарядится, нагреется, давление в нем вырастет, начнется газообразование и разрушение активного материала пластин.

Износ старого аккумулятора продолжится под нагрузкой. При последовательном соединении, емкость слабых ячеек израсходуется в первую очередь, и если разрядка батареи продолжится до того, как разрядятся хорошие, напряжение на разряженных ячейках упадет до нуля, а затем полярность поменяется на противоположную (чаще всего это происходит в больших батареях) Последующий рост давления и температуры приведет к катастрофическим последствиям.

Кроме того, при замене одного из аккумуляторов в батарее на новый, состояние заряда у всех аккумуляторов должно оставаться одинаковым. Небольшая разница устраняется на стадии поглощения или выравнивания при зарядке, но большие отличия приводят перезарядке сильнее заряженного аккумулятора и интенсивному газообразованию из-за этого, а менее заряженный аккумулятор страдает из-за сульфатации и недозарядки. Выход из этой ситуации — проводить балансировку аккумуляторов.

Параллельно соединенные аккумуляторы

При параллельном соединении увеличивается емкость батареи, а напряжение сохраняется равным напряжению отдельных аккумуляторов. Зарядку батареи параллельно соединенных аккумуляторов выполняют 12-вольтовым зарядным устройством.

Зарядка двух параллельно соединенных аккумуляторов 12-вольтовым зарядным устройством

Подключенные параллельно аккумуляторы должны быть одного типа и возраста, а чтобы уменьшить падение напряжения их соединяют короткими кабелями большого сечения. При параллельном соединении увеличивается емкость батареи, а значит требуется более мощное зарядное устройство.

Устройства зарядки нескольких аккумуляторов

Если в электрической системе есть несколько разных по назначению аккумуляторов, то их соединяют между собой для зарядки одним из следующих способов.

Ручное переключение

Переключатель для зарядки одного или двух аккумуляторов
Два аккумулятора поочередно используются как тяговые. Не используемый аккумулятор остается в резерве для запуска двигателя. Переключатель соединяет оба аккумулятора параллельно для зарядки. Аккумуляторы можно заряжать одновременно или отдельно, меняя положение переключателя.

Самый простой способ объединить для зарядки стартовый и тяговый аккумуляторы – использовать ручной переключатель рассчитанный на высокий ток. Во время работы двигателя переключатель соединяет аккумуляторы параллельно и генератор заряжает тяговый аккумулятор. После того, как двигатель остановлен, переключатель переводят в другое положение и разъединяют аккумуляторы.

В системе, состоящей из стартового и тягового аккумулятора, переключатель устанавливают так, как показано на рисунке. Чтобы не нарушать изолирующие функции, к переключателю не рекомендуется подсоединять дополнительную нагрузку со стороны аккумуляторов. Однако на практике поступают иначе. Для устройств, которые должны быть постоянно подключены – помпы, зарядного устройства переменного тока и генератора делают исключение.

Схема подключения двух аккумуляторов для зарядки от генератора
Если генератор подсоединен к тяговому аккумулятору, то стартовый может заряжаться только когда переключатель находится в положении BOTH (Оба)

Если генератор подсоединен к переключателю со стороны нагрузки, то аккумуляторы можно заряжать вместе или по отдельности. Но поскольку генератор подключен к батареям через переключатель, то ему нужна защита. Перевод ручки переключателя во время работы двигателя в положении OFF, даст скачек напряжения и выведет из строя диоды выпрямителя.

При втором способе подключения опасности для генератора нет, однако два аккумулятора могут заряжаться только одновременно.

Четырехпозиционный переключатель, попеременно подключающий стартовый и тяговые аккумуляторы встречается на катерах очень часто. Однако, если заряжать два параллельно соединенных аккумулятора разного типа, например, гелевый и с жидким электролитом, то один из них будет постоянно перезаряжен, а другой недозаряжен и оба раньше времени выйдут из строя.

Кроме того, система с ручным переключателем не застрахована от человеческих ошибок. Если аккумуляторы во время работы генератора разъеденены, один из них не зарядится, а если оставить их соединенными после зарядки, оба разрядятся до уровня при котором нельзя завести двигатель.

Преимущества

  • Низкая стоимость
  • Простота и надежность
  • Если стартовый аккумулятор разряжен, легко подключить тяговый для запуска мотора

Недостатки

  • Неудобно
Характеристика Модель
Blue Sea 11001 Blue Sea 6007 Blue Sea 9001 Blue Sea 5511
Батарейный переключатель Blue Sea e-Series 11001 Батарейный переключатель Blue Sea m-Series 6007 Батарейный переключатель Blue Sea e-Series 9001 Переключатель аккумуляторов Blue Sea e-Series 5511
Количество батарей 2 2 2 2
Положения переключателя 3 4 4 3
Защита генератора Да
Пусковой ток, А 30 с 1200 900 1200 700
Непрерывная нагрузка, А 350 300 350 350
Максимальное напряжение, В 32 32 32 32
Класс защиты IP66 IP66 IP66 IP66
Схема работы переключателя аккумуляторов Blue Sea 11001 Схема работы переключателя аккумуляторов Blue Sea 6007 Схема работы переключателя аккумуляторов Blue Sea 9001 Схема работы переключателя аккумуляторов Blue Sea 5511

Батарейные изоляторы

Зарядка параллельно соединенных аккумуляторов изолированных диодами
Задача диодов при зарядке параллельно соединенных аккумуляторов не допустить разрядки аккумуляторов в друг друга

Изоляторы аккумуляторов используют свойство диодов пропускать ток только в одном направлении. Ток течет от генератора к обоим аккумуляторам, но изолятор препятствует протеканию тока между ними и предохраняет стартовый аккумулятор от разрядки во время работы тягового.

Самый большой недостаток батарейных изоляторов – падение напряжения между входом и выходом. Поскольку разница между полностью заряженным и разряженным 12-вольтовым аккумулятором — 0,8-1 вольт, то падение напряжения 0,6-1 вольт на диодах играет огромную роль для электросистемы и означает, что тяговые аккумуляторы никогда не получат максимального напряжения и не зарядятся полностью.

Падение напряжения на диодном изоляторе аккумуляторов
1-Напряжение на выходе с генератора 14.2 Вольта; 2 — Напряжение на входе в диодный изолятор. 3 — Напряжение на выходе с диодного изолятора; 4- Напряжение на клеммах тяговых аккумуляторов; 5,6 — Напряжение на стартовом аккумуляторе. Падение напряжения на стартовом аккумуляторе меньше, так как он всегда почти полностью заряжен и потребляемый им ток меньше.

Типичный регулятор напряжения автомобильного типа установлен внутри генератора и получает информацию о напряжении аккумуляторной батареи с выхода генератора, а не с клемм аккумулятора. Если в цепи установлены диоды, то регулятор будет «думать», что напряжение на аккумуляторах 14.2 вольта, хотя фактически оно 13,6 вольт. Если не компенсировать это падение напряжения, регулятор вынудит генератор прекратить зарядку задолго до того, как аккумуляторы зарядятся полностью. Аккумуляторы будут хронически недозаряжаться и выйдут из строя от сульфатации.

Разделительные диоды по-прежнему широко используются на катерах из-за своей простоты и надежности, которые перевешивают чуть меньшую производительность по сравнению с другими устройствами развязки аккумуляторов, а модели на основе диодов Шоттки и системы на полевых (FET) транзисторах обладают меньшим падением напряжения.

Преимущества

  • Автоматическое переключение
  • Простая установка. 2-3 выхода для подключения нескольких батарей
  • Отсутствует искрение контактов – защита от возгорания

Недостатки

  • Существенное падение напряжения – аккумуляторы не заряжаются полностью
  • Требуются дополнительные устройства для компенсации падения напряжения
  • Выделяют много тепла и сильно нагреваются во время работы
  • Аккумуляторы нельзя соединить вместе для экстренного запуска двигателя, нужен дополнительный выключатель
  • Относительно дороги

 Развязывающее реле

В схеме используется силовое реле зарядки двух аккумуляторов, катушка которого запитывается напряжением +12В через сигнальный провод от генератора, главного выключателя или датчика давления масла. После того как провод оказывается под напряжением, реле срабатывает и соединяет два аккумулятора параллельно.

Чтобы защитить включенное в цепь тягового аккумулятора оборудование и собственные контакты от повреждения высоким пусковым током реле включается с 30 секундной задержкой после запуска двигателя.

До появления контроллеров двух аккумуляторов (vsr-реле) силовое реле зарядки было самым распространенным решением зарядки двух аккумуляторов от генератора.

Преимущества

  • Недорогое
  • Автоматическое подключение аккумуляторов
  • Простая электромеханическая конструкция
  • Легко заменяется

Недостатки

  • Требуется подсоединение к генератору
  • Подвижные контакты со временем изнашиваются, падение напряжения возрастает
  • Аккумуляторы нельзя соединить вместе для экстренного запуска двигателя. Требуется дополнительный выключатель
  • Отсутствуют «умные» функции

Зарядные реле

Реле напряжения (VSR-реле, контроллер двух аккумуляторов) — устройство со встроенным микропроцессором, которое замыкает контакты и соединяет аккумуляторы параллельно, если напряжение на одном из них увеличивается до предустановленного значения. Напряжение на стартовом аккумуляторе вырастает после запуска двигателя, а на тяговом после подключения к нему зарядного устройства.

Схема использования VSR реле для зарядки нескольких аккумуляторов
Схема использования двух VSR реле для зарядки трех аккумуляторных батарей от генератора и от зарядного устройства переменного тока.

После того как двигатель или зарядное устройство выключили, напряжение на аккумуляторе падает, реле размыкается и изолирует батареи друг от друга.

Аналоговые зарядные реле включаются и отключаются при фиксированном напряжении (чаще всего это 13.3 и 12.8 вольта). Цифровые модели отслеживают направление изменения напряжения и принимают решение о переключении на основании тренда напряжения, поэтому исключают нежелательные срабатывания при его кратковременных колебаниях.

Отдельная группа контроллеров — силовые бистабильные реле, которые в отличии от традиционных моделей не потребляют ток в замкнутом состоянии. На катерах и яхтах реле защелки используют для защиты аккумуляторов, дорогой электроники и во время зарядки аккумуляторов маломощными источниками напряжения — солнечными панелями или ветро-генераторами. Подробнее о реле развязки аккумуляторов 

Преимущества

  • Автоматическое переключение
  • Относительно недорого
  • Просто установить. Не требуется вмешательство в электросистему.
  • Фиксирует изменение напряжения в обоих направлениях — на стартовом и на тяговых аккумуляторах. Это означает, что стартовый аккумулятор начинает заряжаться, если к тяговым аккумуляторам подключено зарядное устройство переменного тока или другой источник напряжения.
  • У некоторых моделей есть функция экстренного запуска двигателя двумя аккумуляторами
Характеристика VSR VSRB VSRA IFR
 Реле зарядки аккумуляторов Sterling Power VSR  Цифровое реле зарядки аккумуляторов Sterling Power VSRB  Реле зарядки аккумуляторов Sterling Power VSRA  Реле зарядки аккумуляторов Sterling Power IFR
Класс защиты IP65 IP68 IP68 IP65
Автоматический выбор напряжения 12/24 В Да Да
Автоматическое включение Да Да Да
Включение сигнальным напряжением Да Да Да Да
Регулируемое напряжение срабатывания Да Да
Задержка срабатывания при запуске Да Да Да Да
Двух или одностороннее включение Да Да
Задержка переключения, регулируемая алгоритмом Да Да
Принудительное подключение дополнительного аккумулятора Да Да  —  —
Защита стартового аккумулятора от разряда Да Да
Защита от короткого замыкания Да Да  —
Защита от неправильной полярности Да Да  —

Разделитель с нулевым падением напряжения

Устройство развязки аккумуляторов с нулевым падением напряжения
Устройство развязки аккумуляторов с нулевым падением напряжения Sterling Power Pro Split R. Выпускаются модели с двумя и тремя выходами.

Это устройство развязки, обеспечивает падение напряжения 0,01 Вольт и производительность на 1000% выше, чем у стандартных диодных разделителей.

Sterling Pro Split устраняет основную проблему батарейных изоляторов – попытку одновременно зарядить два аккумулятора. Обычно стартовая батарея полностью заряжена и регулятор генератора принимает ее напряжение за напряжение соединенных аккумуляторов. Разделитель изолирует аккумуляторы, источник зарядки получает реальное представление о состоянии заряжаемой батареи, а скорость и качество зарядки возрастает. После того как первый аккумулятор заряжен, подключается второй, и зарядка продолжается.

DC-DC зарядные устройства

Схема подключения зарядного устройства для зарядки нескольких аккумуляторов
Схема подключения зарядного устройства для зарядки нескольких аккумуляторов на автомобиле и катере. Зарядное устройство устанавливается между стартовым и дополнительным аккумуляторами. Выход устройства 12, 24 или 36 Вольт

Все описанные выше устройства развязки обладают одним общим недостатком – они подключают дополнительный аккумулятор к генератору, который не предназначен для заряда аккумуляторов глубокого разряда.

В результате зарядка идет в несколько раз медленнее, а аккумуляторы никогда не набирают свыше 70-80% номинальной емкости. Это особенно становится заметно для батарей емкостью свыше 100 Ач. Ситуация еще больше ухудшается, если неправильно подобрано сечение кабеля от генератора до аккумуляторов, его длина превышает несколько метров или используется автомобильный генератор, соответствующий нормам EURO 5.

Правильное решение в этом случае использовать DC-DC зарядное устройство постоянного тока.  Подробнее  о зарядке тяговых аккумуляторов от генератора.

Проектирование системы

Если вы планируете систему, состоящую из одного тягового аккумулятора и нескольких потребителей — освещения, холодильника, помпы, розеток, то реле напряжения лучший вариант. Для сложных систем с несколькими электрическими подсистемами и большим количеством подключенных устройств используйте один или несколько батарейных изоляторов.

Кабеля и устройства защиты

Сильно разряженный аккумулятор имеет низкое внутреннее сопротивление и потребляет очень высокий ток, поэтому кабеля, соединяющие аккумуляторы и устройства развязки должны выдерживать максимальный ток источника зарядки. То же самое относится к самим устройствам раздельной зарядки.

Стартовый аккумулятор — это дополнительный источник зарядки, который старается выровнять свое напряжение с тяговым аккумулятором. Поэтому если тяговая батарея сильно разряжена , то ток зарядки  окажется больше, чем дает один генератор.

Какую бы систему раздельного заряда вы не планировали,  все кабеля в ней должны защищаться правильно подобранными предохранителями. Чтобы уменьшить незащищенный участок кабеля  и риск случайного короткого замыкания, предохранители устанавливают как можно ближе к положительной клемме каждого аккумулятора. Полностью отсоединяют аккумуляторы от источника зарядки главным выключателем.

Несколько соединенных для увеличения емкости аккумуляторов зарядятся одинаково, если:

  • Все кабели, идущие от разделительной системы одного размера, сечения и максимально короткие.
  • То же самое касается кабелей, соединяющих аккумуляторы и кабеля идущего от отрицательной клеммы к шине.
  • Все аккумуляторы  одного типа, размера и возраста
  • Все аккумуляторы разряжены одинаково

Эти требования не всегда выполнимы в реальных условиях, однако обеспечивают наибольшую продолжительность работы аккумуляторов.

Соединение аккумуляторов

Хотя системы зарядки нескольких аккумуляторов разработаны, чтобы разделять стартовую и тяговую батареи при выключенном двигателе, иногда требуется намеренно соединить их.Схема подключения зарядного реле и батарейного выключателя

Чаще всего такая необходимость возникает, если сел стартовый аккумулятор и дополнительный используется, для запуска двигателя. Хотя некоторые реле напряжения принудительно соединяют аккумуляторы, пусковой ток  очень высок и может сварить контакты между собой, сделав их бесполезными.  Чтобы этого не произошло параллельно устанавливают  шунтирующий выключатель.

Зарядные устройства с несколькими выходами

Такие зарядные устройства используются для одновременной зарядки нескольких тяговых аккумуляторов от сети переменного тока по трехступенчатой схеме. Ток заряда зависит от модели устройства и составляет от 5 до 15 ампер, на один аккумулятор.Зарядное устройство для одновременной зарядки нескольких аккумуляторов

Если аккумуляторы соединены последовательно, разъединять их не надо, выводы у зарядных устройств изолированные.  Все заряжаемые аккумуляторы должны быть одного типа.

Некоторые модели, изменяют ток заряда в зависимости от состояния подключенных аккумуляторов, если зарядка одного из аккумуляторов завершена, ток перераспределяется между оставшимися и скорость зарядки возрастает.

Для одновременной зарядки четырех аккумуляторов дополнительно устанавливают одно из устройств развязки — зарядное реле или диодный разделитель

 

Задайте вопрос,

и получите консультацию по лодочным электромоторам, аккумуляторам или зарядным устройствам для катера или яхты

captcha