البطارية تشحن
Contents in this article

شحن البطارية بالطريقة الصحيحة!

البطارية عبارة عن جهاز كهروكيميائي يخزن الطاقة في هيكل مرتبط كيميائيًا ويطلق الطاقة في شكل إلكترونات ناتجة عن تفاعلات التفريغ الكيميائي للبطارية. يوفر شحن البطارية للإلكترونات إمكانية إصلاح الروابط الكيميائية المخزنة في المواد النشطة للبطارية. هذا هو الشحن الحقيقي للبطارية لجميع المواد الكيميائية ، بما في ذلك تلك المذكورة في هذه المدونة: حمض الرصاص ، وهيدريد معدن النيكل ، ومتغيرات النيكل والكادميوم والليثيوم أيون. في هذه المدونة ، سنناقش إجراءات الشحن المثلى لبطاريات 12 فولت.
كقاعدة عامة ، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الرسوم:
• الجهد الثابت (CV)
• التيار المستمر (CC)
• طاقة ثابتة (شحن مستدق)

تستخدم جميع ملفات تعريف الشحن وجميع معدات الشحن متغيرات ، غالبًا ما تكون مجتمعة ، من هذه الطرق الأساسية.
يعتمد معدل شحن البطارية على عدد الإلكترونات المتدفقة في الثانية (الحالية) إلى البطارية. سرعة التدفق الكهربائي مثل الضوء ثابتة ، لذا لزيادة معدل الشحن ، يجب زيادة كثافة التيار أو عدد الأمبيرات المتدفقة في الثانية. إذا زادت القوة التي تدفع الإلكترونات إلى AM ، أي الجهد ، فإن تدفق الإلكترونات يزداد. الفولت العالي = المزيد من الامبير.

يعتمد الجهد والمقاومة الداخلية لأنواع مختلفة من البطاريات على كيميائها وستختلف جهد الشحن وفقًا لذلك. في هذه المدونة ، سننظر في بطاريات حمض الرصاص وبطارية ليثيوم أيون وبطارية نيكل كادميوم وكيمياء بطاريات هيدريد نيكل ميتال.

بدءًا بحمض الرصاص ، يمكننا وصف التفاعلات الكيميائية التي تخزن وتفريغ الإلكترونات ، والتي توصف بـ “نظرية الكبريتات المزدوجة”

  • PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O …………………………………… .. مكافئ. 1

في هذا التفاعل ، يتحول المنحل بالكهرباء ، حامض الكبريتيك المخفف ، إلى ماء حيث يتفاعل مع الصفائح الموجبة والسالبة أثناء التفريغ. تتأكسد الصفيحة السالبة لأنها تتخلى عن الإلكترونات لتكوين كبريتات الرصاص ويتم تقليل الموجب من أكسيد الرصاص إلى كبريتات الرصاص حيث تقبل الإلكترونات لتحويل ثاني أكسيد الرصاص إلى كبريتات الرصاص. خلال هذا الوقت ، يتسبب إنتاج الماء في تخفيف المنحل بالكهرباء الحمضي وتقليل فرق الجهد بين الألواح. ينتج عن ذلك انخفاض في المنحل بالكهرباء SG وانخفاض جهد البطارية. عند شحن البطارية ، يتم عكس ذلك. وبالتالي فإن هاتين المعلمتين ، جهد البطارية والإلكتروليت SG ، هي قياسات لحالة شحن بطارية الرصاص الحمضية.

يتطلب شحن بطارية حمض الرصاص بجهد 12 فولت جهدًا أعلى من جهد راحة البطارية عند الشحن الكامل ، والذي يتراوح عادةً بين 12.60 و 12:84 لبطارية جديدة مغمورة بالمياه ومن 12:84 إلى 13.08 لبطارية VRLA جديدة. هناك أربعة اختلافات أساسية لبطاريات الرصاص الحمضية: لوحة مسطحة مغمورة ، أنبوبي مغمور وإصدارات VRLA التي هي AGM (لوحة مسطحة) و GEL (معظمها أنبوبي). أنواع البطاريات وتطبيقاتها وطرق الشحن المرتبطة بها موضحة في الجدول 1.

نوع البطارية طريقة شحن البطارية العادية
طريقة شحن بطارية الرصاص الحمضية المسطحة الشحن المستدعي الحالي المستمر
تيار مستمر / ثابت شحن مستدقة
ثابت الشحن تفتق الجهد
لوحة أنبوبي بطارية الرصاص الحمضية مغمورة بطريقة الشحن الشحن المستدعي الحالي المستمر
تيار مستمر / ثابت شحن مستدقة
ثابت الشحن تفتق الجهد
طريقة شحن بطارية الرصاص الحمضية VRLA (AGM SMF) تيار مستمر / شحن جهد ثابت
الشحن المستمر للجهد
تيار ثابت / شحن جهد ثابت بالنبض
طريقة شحن بطارية الرصاص الحمضية الأنبوبية الهلامية تيار مستمر / شحن جهد ثابت
الشحن المستمر للجهد
تيار ثابت / شحن جهد ثابت بالنبض
طريقة شحن بطارية النيكل والكادميوم تيار مستمر بطيء مع عداد بدون تحكم
تيار مستمر بقطع dT / dT
تيار مستمر بقطع -dV / dT
طريقة شحن بطارية ليثيوم أيون تيار ثابت مع قطع التيار النهائي
تيار ثابت مع انقطاع التيار الكهربائي
جهد ثابت مع قطع التيار النهائي

الجدول 1 – أنواع مختلفة من البطاريات وطرق شحن البطارية ذات الصلة لأنواع مختلفة من كيمياء البطاريات

  • CC = تيار ثابت
  • CV = جهد ثابت
  • dT / dt = منحدر درجة الحرارة
  • -dV / dt – منحدر الجهد السلبي

طرق الشحن المذكورة موضحة على النحو التالي:

  • شحنة تيار مستمر
    في هذا النوع من الشحن ، يرتفع الجهد مع اكتمال شحن البطارية. يقتصر التيار على قيمة تحافظ على جهد البطارية ودرجة الحرارة عند مستويات منخفضة. بشكل عام ، يوجد مؤقت لإيقاف تشغيل الشاحن لمنع الغازات المفرطة وفقدان المياه وتقليل تآكل الشبكة الإيجابي الشكل. 1 أ. طريقة الشحن هذه غير مناسبة لبطاريات الرصاص الحمضية المغمورة أو منخفضة الصيانة.
  • الجهد المستمر ، شحنة مستدقة محدودة الحالية
    مع الشحن المحدود للجهد ، يتم تقليل مشكلة تطور الغاز أو حتى القضاء عليها. في الشكل 1 ب ، نرى أن الجهد يصل إلى الذروة ، بشكل عام بين 13.38 و 14.70 فولت لبطارية 12 فولت. من الواضح أن التيار ينخفض بسرعة بمجرد الوصول إلى أقصى جهد شحن. يستغرق هذا النوع من الشحن وقتًا طويلاً بشكل عام بسبب المستويات الحالية المنخفضة في مرحلة الشحن الأخيرة. يتم استخدامه بشكل عام لـ UPS أو الطاقة الاحتياطية حيث توجد فترات شحن طويلة.
  • تهمة تفتق
    هذا هو أبسط شكل للشاحن ، والذي يعتمد عادةً على المحولات ، والذي يعطي خرج طاقة ثابتًا ، أي واط. ينخفض التيار مع زيادة الجهد ، مما يحافظ على دخل طاقة ثابت للبطارية. يوضح الشكل 1 ج منحنى نموذجيًا حيث ينطفئ التيار مع زيادة جهد البطارية. يزيد EMF الخلفي أيضًا مع حالة الشحن SOC مما يعني أن التيار سينخفض إلى مستويات منخفضة جدًا لأن البطارية غير قادرة على سحب المزيد من الطاقة.
  • هذا النوع من الشاحن غير مناسب للبطاريات المختومة بحمض الرصاص والتي لا تحتاج إلى صيانة لأن كمية الغاز المتولدة تعتمد على جهد البطارية. في هذه الحالة ، يمكن الوصول إلى جهد شحن يصل إلى 16 أو 17 فولت مما قد يتسبب في تطور خطير للغاز ويفتح صمام تخفيف الضغط مع فقدان الماء لاحقًا.
الشكل 1 ملامح شحن البطارية
الشكل 1 ملامح شحن البطارية
التين - 2 الجهد الكهربائي لشحن بطارية النبض المحدود
التين - 2 الجهد الكهربائي لشحن بطارية النبض المحدود
  • التيار على مرحلتين والجهد الكهربائي محدود الشحن
    يظهر ملف تعريف شحن شائع آخر في الشكل. 1 د. بهذا ، يُسمح للجهد بالارتفاع في المرحلة السائبة حتى يصل إلى جهد الغاز. ثم ينخفض التيار إلى مستوى ثابت منخفض لتقليل الجهد الذي يرتفع تدريجياً إلى مستوى الغاز. بشكل عام ، هناك حد زمني مرتبط بوقت شحن المرحلة السائبة الأولية. يتيح ذلك فترة استخدام ثابتة للغاز وإدخال ثابت لساعة الأمبير بناءً على حالة شحن البطارية
الشكل 3 خوارزمية شحن البطارية النموذجية لخلية Li-ion
الشكل 3 خوارزمية شحن البطارية النموذجية لخلية Li-ion
الشكل 4 منحنيات الشحنة النموذجية لـ Ni-Cad (أ) و NiMH (ب) الخلايا
الشكل 4 منحنيات الشحنة النموذجية لـ Ni-Cad (أ) و NiMH (ب) الخلايا
  • الجهد السائب محدود الشحن مع معادلة نبض التيار المستمر.
    تين. الشكل 2 يمثل طريقة شائعة لشحن النبض. هذا مفيد بشكل عام لمستخدمي بطاريات VRLA الذين لديهم وقت محدود لإعادة شحن بطارياتهم بالكامل. في هذه الطريقة ، توجد مرحلة CC و CV حيث يتم تطبيق الجزء الأكبر من الشحنة.
  • تكون النبضة عمومًا عبارة عن انفجار تيار مدته 10 إلى 20 ثانية مع تقييد للجهد متبوعًا بتوقف مؤقت لمدة تصل إلى دقيقتين. نظرًا لأن الجهد يتأخر عن التيار ، والذي له مدة محدودة ، فإنه لا يصل إلى مستويات الذروة قبل أن يتلاشى. وبهذه الطريقة ، يتم تقييد تطور الغاز ، ويسمح وقت التوقف بين النبضات الحالية للغازات بإعادة الاتحاد مع الماء ، مما يمنع الجفاف.

التعليقات حتى الآن تستهدف بطاريات الرصاص الحمضية. يتطلب شحن بطاريات Li-ion و NiCd و NiMH خوارزميات مختلفة لشحن البطاريات عن تلك الخاصة ببطارية الرصاص الحمضية. بدءًا من بطارية ليثيوم أيون ، فإن النقطة المباشرة التي يجب ملاحظتها هي وجود جهد شحن مختلف لكاثودات Li-ion المختلفة. يعمل ليثيوم أيون -FePO4 في 3. 2V لكل خلية بينما Li-Co هو 4.3 فولت لكل خلية. هذا يعني أنه لا يمكنك استخدام نفس الشاحن لكلتا البطاريتين.

ومع ذلك ، فإن المبدأ العام هو نفسه بالنسبة لجميع أنواع بطاريات الليثيوم أيون ويختلف تمامًا عن بطارية الرصاص الحمضية. نظرًا لعدم وجود تفاعل كيميائي أثناء عمليات الشحن والتفريغ ، يكون النقل سريعًا بمعدلات عالية جدًا محدودة بمخرج الشاحن أو BMS (نظام إدارة البطارية). عادةً ما تكون المعدلات بين 0.1 درجة مئوية و 1 درجة مئوية عند تيار ثابت مع انقطاع للجهد أمرًا شائعًا. يوضح الشكل 3 ملف تعريف شحن نموذجي لخلية ليثيوم أيون. يمكن أيضًا إنهاء فترة الشحن عند الوصول إلى الحد الأدنى من التيار حوالي 2-3 ٪ من قيمة 1C أمبير.

لدى NiMH و NiCd أيضًا أنماط شحن مختلفة واستجابات مختلفة جدًا للشحن ، سواء بالنسبة للكيميائيات الأخرى أو لبعضها البعض. يوضح الشكل 4 نمط شحن نموذجي لكل من Ni-Cad (أ) و NiMH (ب). على الرغم من أن كلا النوعين من النيكل لهما نفس الجهد الساكن والتشغيل ، إلا أن جهد الشحن يمكن أن يختلف بشكل كبير. لا يمكن أن يعتمد الشاحن لكلا النوعين على الجهد كآلية لإنهاء الشحن. لهذا السبب ، تستخدم أجهزة الشحن ببساطة شاحن تيار مستمر على مرحلتين أو مرحلتين مع إنهاء يعتمد على الوقت ، ومنحدر الجهد ، وتغير درجة حرارة المنحدر. يوضح فحص خصائص الشحن أن هناك ارتفاعًا في درجة الحرارة وانخفاض استجابة الجهد المتزامن حيث تصل الشحنة إلى اكتمال 100٪.

يتم استخدام هذه الخصائص لتحديد نهاية الشحن. نظرًا لأن الجهد المطلق يختلف باختلاف درجة الحرارة ويختلف لكلا النوعين من الخلايا. بداية منحدر الجهد السالب (-dV / dt) أو الزيادة السريعة في ميل درجة الحرارة (dT / dt) ، هي الخصائص الأكثر استخدامًا. إذا تم استخدام طريقة التوقيت ، فيجب أن يكون التيار منخفضًا جدًا لمنع الشحن الزائد وفقدان الأكسجين. في بعض الحالات ، خاصة مع وجود خلل في توازن الخلايا أو البطاريات ، من الأفضل التفريغ إلى 0.9-1.0 فولت لكل خلية قبل الشحن باستخدام طريقة المؤقت.

كيف يعمل شاحن البطارية؟

تقوم جميع أجهزة الشحن بسحب طاقة شبكة التيار المتردد (AC) وتحويلها إلى تيار مباشر. في هذه العملية ، سيكون هناك بعض تموجات التيار المتردد التي يجب أن تظل أقل من 3٪. تحتوي بعض أجهزة شحن البطاريات في السوق على ميزات لتصفية التموجات ، والتي من شأنها أن تضر بالبطارية أثناء الشحن. على أي حال ، من الأفضل استخدام إمداد ثلاثي الطور لأن التيار أحادي الطور يحتوي على تموج بنسبة 10٪.

تقوم جميع أجهزة الشحن بسحب طاقة شبكة التيار المتردد (AC) وتحويلها إلى تيار مباشر. في هذه العملية ، سيكون هناك بعض تموجات التيار المتردد التي يجب أن تظل أقل من 3٪. تحتوي بعض أجهزة شحن البطاريات في السوق على ميزات لتصفية التموجات ، والتي من شأنها أن تضر بالبطارية أثناء الشحن. على أي حال ، من الأفضل استخدام إمداد ثلاثي الطور لأن التيار أحادي الطور يحتوي على تموج بنسبة 10٪.

شاحن الجهد المستمر

يسمح الجهد الثابت للتيار الكامل لشاحن البطارية بالتدفق إلى البطارية حتى يصل مصدر الطاقة إلى جهده المحدد مسبقًا. سوف يتناقص التيار بعد ذلك إلى أدنى قيمة بمجرد الوصول إلى مستوى الجهد هذا. يمكن ترك البطارية متصلة بشاحن البطارية حتى تصبح جاهزة للاستخدام وستظل عند هذا “الجهد العائم” ، وشحن هزيل للتعويض عن التفريغ الذاتي للبطارية.

جهد ثابت تيار مستمر

الجهد الثابت / التيار الثابت (CVCC) هو مزيج من الطريقتين المذكورتين أعلاه. يحد الشاحن من مقدار التيار إلى مستوى محدد مسبقًا حتى تصل البطارية إلى مستوى جهد محدد مسبقًا. ثم ينخفض التيار عندما تصبح البطارية مشحونة بالكامل. تستخدم بطارية الرصاص الحمضية طريقة شحن التيار المستمر للجهد الثابت (CC / CV). يرفع التيار المنظم الجهد الطرفي حتى يتم الوصول إلى الحد الأعلى لجهد الشحن ، وعند هذه النقطة ينخفض التيار بسبب التشبع.

أنواع مختلفة من شواحن البطاريات

تعتمد تقنية شحن البطارية الحالية على المعالجات الدقيقة (شرائح الكمبيوتر) لإعادة الشحن ، باستخدام 3 خطوات للشحن المنظم. هذه هي “أجهزة الشحن الذكية”. هذه متاحة بسهولة. الخطوات الثلاث في شحن بطارية الرصاص الحمضية هي المدخلات الحالية الرئيسية للتحويل ، وتعويم الشحن في فترة مستمرة. رسم التعادل الدوري للحفاظ على التوحيد ضروري. استخدم توصيات الشركة المصنعة للبطارية بشأن إجراءات الشحن والجهد الكهربي أو شاحن معالج دقيق عالي الجودة للحفاظ على سعة البطارية وعمر الخدمة.
تم تصميم “أجهزة الشحن الذكية” مع وضع تكنولوجيا الشحن المعاصرة في الاعتبار ، كما يتم أخذ المعلومات من البطارية لتوفير أقصى فائدة للشحن مع الحد الأدنى من الملاحظة.

تتطلب بطاريات VRLA – Gel و AGM إعدادات جهد مختلفة. هذا لتجنب الغازات والجفاف. تتطلب عملية إعادة تركيب الأكسجين في بطارية حمض الرصاص المنظم بالصمام (VRLA) إعداد جهد كهربي منخفض لتجنب تطور الهيدروجين وتجفيف الخلايا.
الحد الأقصى لجهد الشحن لبطاريات Gel هو 14.1 أو 14.4 فولت ، وهو أقل من احتياجات البطارية الرطبة أو من النوع AGM VRLA لشحن كامل. يمكن أن يؤدي تجاوز هذا الجهد في بطارية هلام إلى حدوث فقاعات في هلام الإلكتروليت وتلف دائم.

يوصي التصنيف الحالي لشواحن البطاريات بتحديد حجم الشاحن بحد أقصى 25٪ من سعة البطارية. تحدد بعض البطاريات 10٪ من السعة. يعتبر استخدام تيار أقل أمانًا ، على الرغم من أنه يستغرق وقتًا أطول.

تعتبر طريقة شحن التيار المستمر – الجهد الثابت (CCCV) خيارًا جيدًا. يزيد التيار الثابت من الجهد الطرفي حتى يتم الوصول إلى الحد الأعلى لجهد الشحن ، وعند هذه النقطة ينخفض التيار بسبب التشبع. وقت الشحن هو 12-16 ساعة وأطول (36 ساعة) للبطاريات الثابتة الكبيرة. بطارية الرصاص الحمضية أبطأ ولا يمكن شحنها بنفس سرعة أنظمة البطاريات الأخرى. باستخدام طريقة CCCV ، يتم شحن بطاريات الرصاص الحمضية في ثلاث خطوات ، [1] شحن تيار ثابت ، [2] جهد ثابت و [3] شحن عائم عند اكتمال الشحن.

تطبق شحنة التيار الثابت الجزء الأكبر من الشحنة وتستهلك ما يقرب من نصف وقت الشحن المطلوب ؛ تستمر شحنة القمة عند تيار شحن أقل وتوفر التشبع ، وتعوض شحنة التعويم المستمرة الخسارة الناتجة عن التفريغ الذاتي. أثناء الشحن بالتيار الثابت ، يتم شحن البطارية إلى حوالي 70 بالمائة خلال 5-8 ساعات ؛ 30 في المائة المتبقية مليئة بجهد ثابت يستمر من 7 إلى 10 ساعات أخرى. تحافظ الشحن العائمة في الخطوة الثالثة على شحن البطارية بالكامل.

شحن البطارية ، هل يمكنك شحن بطارية 12 فولت الخاصة بك؟

في جميع هذه الكيماويات ، يمكن أن يؤدي الشحن الزائد إلى حدوث أضرار أو مخاطر تتعلق بالسلامة. في حالة بطاريات الرصاص الحمضية ، تكون الفولتية الزائدة محدودة ويتم تبديد التيار الزائد في انهيار الماء والهيدروجين والأكسجين وتوليد الحرارة. لن يؤدي زيادة التيار إلى زيادة الجهد ، بل سيزيد من معدل الغازات وفقدان الماء ويسبب ارتفاعًا في درجة الحرارة. يتم تحمل بعض الشحن الزائد خاصة عند الحاجة إلى معادلة الخلية أو البطارية.

بالنسبة لبطاريات الليثيوم أيون ، يصعب الشحن الزائد بسبب نظام إدارة المباني المدمج في البطارية. سيؤدي هذا إلى قطع التيار الكهربائي بمجرد الوصول إلى جهد الإنهاء ، أو تصبح درجة الحرارة عالية جدًا. هذا إجراء احترازي ضروري لأن خلايا Li-ion تحتوي على إلكتروليت متطاير يتم إطلاقه في درجات حرارة أعلى. إنه بخار المنحل بالكهرباء الذي يشتعل في بطاريات ليثيوم أيون مما يجعل الشحن الزائد خطيرًا للغاية. لا ينبغي زيادة شحن بطاريات NiCad و NiMH لأنها ستفقد الأكسجين وبالتالي المنحل بالكهرباء ، حتى لو كانت من الإصدارات المختومة.

هناك العديد من مؤشرات SOC للبطارية: يتم قياس الجهد الباقي عند أطرافها ، أو الثقل النوعي للإلكتروليت (البطاريات المفتوحة المغمورة) أو قيمة المعاوقة. تختلف باختلاف كيميائية كل بطارية ، ولهذا السبب ، من الأفضل النظر إلى كل نوع على حدة:
1. حمض الرصاص.
جاذبية معينة.
يحدد تفاعل الصفائح مع حامض الكبريتيك عند الشحن والتفريغ نسبة الحمض إلى الماء في الخلية.

عند الشحن ، يكون تركيز حامض الكبريتيك مرتفعًا ، وعندما يتم تفريغه يكون أقل (مكافئ 1). نظرًا لأن كثافة الحمض تبلغ 1.84 وكثافة الماء 1 هي الجاذبية النوعية ، فإن SG من المنحل بالكهرباء يزداد عند الشحن وينخفض عند التفريغ.
التفاعل له علاقة من الدرجة الأولى مما يعني أن التغيير في التركيز خطي ، لذا فإن قياس SG يعطي إشارة مباشرة إلى SOC للبطارية ، الشكل. 5.

الشكل 5 تباين الجهد و SG مع SOC لبطارية حمض الرصاص 12 فولت
الشكل 5 تباين الجهد و SG مع SOC لبطارية حمض الرصاص 12 فولت
الشكل 6 طريقة لأخذ قراءة مقياس كثافة السوائل بشكل صحيح
الشكل 6 طريقة لأخذ قراءة مقياس كثافة السوائل بشكل صحيح

ملاحظة تحذير واحدة: لا ينطبق هذا عندما يكون شحن البطارية قيد التقدم وفي مرحلة السائبة أو مرحلة ما قبل الغاز. بدون التحريك بالكهرباء ، فإن الحمض الأكثر كثافة الناتج عن الشحن سوف يغرق ، مما يترك الجزء الأكبر من الإلكتروليت أكثر تمييعًا حتى يتم الوصول إلى جهد 2.4 فولت لكل خلية. من هذه النقطة ، سيخلق الغاز المتصاعد في الصفائح إجراءً تقليبًا لخلط الحمض.

جهد الراحة: يمكن أن يكون هذا مؤشرًا على SOC ويتعلق بالثقل النوعي للخلية في العلاقة التالية:

  • بقية الفولت = SG + 0.84 ………………………………………………………………… .. مكافئ 2

على سبيل المثال ، الخلية 2V ذات الثقل النوعي 1.230 سيكون لها جهد راحة 1.230 + 0.84 = 2.07 فولت

يمكن أن يعطي استخدام هذه العلاقة إشارة دقيقة بشكل معقول إلى SOC للبطارية ، ومع ذلك ، فإن البطاريات المختلفة لها نطاقات تشغيل مختلفة لـ SG ، وبالتالي فإن أعلى حالة شحن لـ VRLA SG يمكن أن تكون 1.32 مقارنة بـ OPzS مع أعلى SG 1.28. تؤثر درجة الحرارة أيضًا على SG وبالتالي على جهد الخلية. يتم إعطاء تأثير درجة الحرارة على جهد الدائرة المفتوحة في الجدول 2.

عامل آخر هو أن البطاريات المشحونة حديثًا تحتوي على تركيز عالٍ من الحمض بجوار الألواح نتيجة لتكوين حامض الكبريتيك عند الشحن. هذا هو السبب في أن الجهد الكهربي بعد الشحن يظل مرتفعًا لبعض الوقت ربما حتى 48 ساعة قبل أن يستقر عند قيمة ثابتة. ما لم يتم إجراء تفريغ قصير للبطارية ، فيجب أن تستريح للسماح بمعادلة تركيز الحمض قبل أخذ قراءة الجهد.

الأدوات اللازمة لقياس SOC
تتكون هذه من مقياس الجهد المستمر أو مقياس متعدد لقياسات الجهد ومقياس كثافة السوائل لقراءة الجاذبية النوعية.
بالنسبة للخلايا المغمورة ، بخلاف اختبار التفريغ ، يعد مقياس كثافة السوائل هو أفضل طريقة لتحديد حالة الشحن. يتطلب استخدام مقياس كثافة السوائل بعض الممارسة ويجب أن يتم بحذر شديد. يتمثل الإجراء في وضع البطارية في وضع مناسب بحيث يمكن أخذ قراءة مقياس كثافة السوائل على مستوى العين (الشكل 6 أعلاه).

بالنسبة للبطاريات محكمة الغلق ، لا يمكن استخدام مقياس كثافة السوائل ، لذا فإن قياس باقي الفولت هو الخيار الوحيد. هذه الطريقة قابلة للتطبيق على كل من بطاريات الرصاص الحمضية المختومة والمغمورة.
لهذا الغرض ، يجب ضبط جهاز القياس المتعدد عند أقصى جهد مناسب لضمان قدرته على قراءة أكثر من 12 فولت ، ولكنه ينتج أيضًا منزلتين عشريتين على الأقل من الدقة. باستخدام مكافئ. 2 ، يمكن استخدام الجهد بعد تعديل درجة الحرارة ، لتقدير SG وبالتالي SOC للبطارية ، بشرط أن تكون قيمة SG للشركة المصنعة للبطارية المشحونة بالكامل معروفة.

في كلتا الحالتين لاستخدام الجهد أو مقياس كثافة السوائل لقياس حالة الشحن ، SOC ، من الضروري تطبيق تعويض درجة الحرارة. يعطي الجدول 2 ، المقدم من BCI ، التعديلات المناسبة لكل من قراءات مقياس كثافة السوائل وقراءات مقياس الجهد.

الجدول 2 التعويض عن قراءات الجاذبية النوعية والجهد بالكهرباء مع درجة الحرارة

درجة حرارة المنحل بالكهرباء فهرنهايت (درجة فهرنهايت) درجة حرارة المنحل بالكهرباء مئوية (درجة مئوية) أضف أو اطرح من قراءة SG للمقياس الهيدروميتر إضافة أو طرح لقراءة الفولتميتر الرقمي
160 درجة 71.1 درجة +.032 +.192 الخامس
150 درجة 65.6 درجة +.028 +.168 الخامس
140 درجة 60.0 درجة +.024 +.144 الخامس
130 درجة 54.4 درجة +.020 +.120 الخامس
120 درجة 48.9 درجة +.016 +.096 الخامس
110 درجة 43.3 درجة +.012 +.072 الخامس
100 درجة 37.8 درجة +.008 +.048 الخامس
90 درجة 32.2 درجة +.004 +.024 الخامس
80 درجة 26.7 درجة 0 0 فولت
70 درجة 21.1 درجة -.004 -.024 الخامس
60 درجة 15.6 درجة -.008 -.048 الخامس
50 درجة 10 درجة -.012 -.072 الخامس
40 درجة 4.4 درجة -.016 -.096 الخامس
30 درجة -1.1 درجة -.020 -.120 الخامس
20 درجة -6.7 درجة -.024 -.144 الخامس
10 درجة -12.2 درجة -.028 -.168 الخامس
0 درجة -17.6 درجة -.032 -.192 الخامس

2. Li-ion و NiMH و NiCd.
بالنسبة لجميع هذه الكيمياء ، يمثل قياس SOC تحديات خطيرة. تحتوي جميعها على منحنى تفريغ مسطح للغاية مع فرق جهد صغير جدًا بين حالة الشحن الكامل وحالة التفريغ. لا تغير تفاعلات تفريغ الشحنة داخل خلايا NiCd و NiMH بشكل ملحوظ SG من المنحل بالكهرباء وتعمل جميع كيمياء Li-ion مع خلايا مختومة تمامًا. هذا يجعل الفحوصات الموضعية الثابتة أو العشوائية لبطارية في الخدمة شبه مستحيلة ، وبالتأكيد بالنسبة للمستخدم غير المحترف. تستند الحالة الحالية لأحدث التقنيات وقياسات SOC لهذه الكيميائيات إلى قراءات ديناميكية تم أخذها أثناء تشغيلها.

يمكن أن تستند إلى عدد ساعات الأمبير ، أو استجابة الجهد لتيارات التفريغ أو حتى نبضات التيار المستمر. عادة ما يتم تضمين أجهزة القياس في أجهزة باهظة الثمن أو معقدة مثل السيارات الكهربائية أو الآلات الصناعية ، حيث يكون من الضروري معرفة وقت التشغيل المتاح. في المعدات الأقل تعقيدًا مثل الأدوات الكهربائية اليدوية ، فإن ملاحظة توقف الأداة أو تشغيلها بسرعة أقل هو المؤشر الوحيد المتاح.

تتوفر أجهزة اختبار مطياف المعاوقة تجارياً والتي تقيس المعاوقة الداخلية للبطارية للتنبؤ بحالة شحنها. تعتمد هذه الأجهزة على خوارزمية تعتمد على اختبار مئات البطاريات في حالات شحن مختلفة وبأعمار مختلفة للتنبؤ بمركز عمليات SOC. النتائج خاصة بكيمياء بطارية معينة وعمرها. كلما زادت الاختبارات التي تم إجراؤها لجعل الخوارزمية أكثر دقة.

أثناء شحن البطارية ، هل يمكنك زيادة شحن البطارية؟

ومع ذلك ، قررت قياس حالة الشحن ، فهناك قواعد تنطبق على جميع أنواع البطاريات. هذه لمنع الإفراط في تفريغ البطارية الذي قد يتسبب في تلف الخلايا الفردية من خلال التسبب في عكسها ، حتى أن يكون لها جهد سالب. الشحن الزائد أقل وضوحًا كما في حالة حمض الرصاص ، من الضروري أحيانًا القيام بذلك لمعادلة الخلايا أو البطاريات الفردية في البنك. ومع ذلك ، يؤدي الشحن الزائد المفرط إلى الغاز مع فقد الماء وتآكل الألواح الموجبة ، وكلاهما يقلل من عمر البطارية.

بالنسبة للبطاريات القائمة على النيكل ، يعد فقدان الماء هو المشكلة الأكثر شيوعًا مما يؤدي مرة أخرى إلى تقليل العمر التشغيلي. في حالة كيمياء الليثيوم ، عادة ما يكون من المستحيل زيادة الشحن بسبب BMS المدمجة التي تقطع تلقائيًا المدخلات الحالية بجهد محدد مسبقًا. في بعض التصميمات ، يوجد فتيل يحمل في ثناياه عوامل يمنع الشحن الزائد. ومع ذلك ، فإن هذا عادة ما يجعل البطارية غير قابلة للتشغيل بشكل لا رجعة فيه.

شحن البطارية ، فاحش الشحن كيف تتجنبه؟

يعتمد قرار إعادة شحن البطارية على ظروف الاستخدام ودرجة التفريغ. كقاعدة عامة لجميع الكيماويات ، يجب ألا تقل نسبة البطارية عن 80٪ DOD من أجل زيادة عمرها التشغيلي إلى الحد الأقصى. هذا يعني أنه يجب حساب SOC النهائي للبطارية من نقطة القياس إلى نهاية عملها اليومي. على سبيل المثال ، إذا كانت SOC تبلغ 40٪ في بداية العملية وستستخدم 70٪ من سعتها بنهاية العملية ، فيجب إعادة شحن البطارية قبل السماح لها بالاستمرار.

لاتخاذ هذا القرار ، من الضروري تحديد السعة المتبقية أو وقت التشغيل المتبقي في البطارية. هذا ليس واضحًا حيث يتم تحديد سعة البطارية من خلال معدل التفريغ. كلما زاد معدل التفريغ ، قلت السعة المتاحة. بطاريات الرصاص الحمضية معرضة جدًا لذلك ، كما هو موضح في الشكل 8.

تتمتع البطاريات القائمة على Li-ion و NiCd بقدرات منخفضة عند معدلات تفريغ أعلى ولكنها ليست واضحة مثل حمض الرصاص. تين. يوضح الشكل 9 تأثير 3 معدلات تفريغ مختلفة على السعة المتاحة لبطارية NiMH. في هذه الحالة ، 0.2 درجة مئوية (معدل 5 ساعات) ، 1 درجة مئوية (معدل 1 ساعة) ، 2 درجة مئوية (معدل 1/2 ساعة).

في جميع الحالات ، يظل ملف تعريف الجهد ثابتًا جدًا ولكن عند مستوى منخفض حتى نهاية فترة التفريغ عندما ينهار الجهد فجأة.

الشكل 7. تأثير معدل التفريغ على الجهد النهائي وقدرة بطاريات الرصاص الحمضية
الشكل 7. تأثير معدل التفريغ على الجهد النهائي وقدرة بطاريات الرصاص الحمضية
شحن البطارية - الشكل 8. تباين زمن التشغيل والجهد مع معدل التفريغ لبطاريات NiMH
الشكل 8. تباين زمن التشغيل والجهد مع معدل التفريغ لبطاريات NiMH

شحن البطارية - حساب أوقات شحن البطارية وتفريغها

حساب أوقات شحن وتفريغ البطارية
لتحديد وقت التفريغ لأي بطارية في حالة شحن معينة ، يجب معرفة التيار المسحوب وسعة البطارية عند معدل تفريغ معين. يمكن حساب وقت التشغيل تقريبًا باستخدام قاعدة أساسية لكل كيمياء بطارية.

ستمكن معرفة السعة الفعالة عند معدل تفريغ معين من التنبؤ بوقت التشغيل على النحو التالي:

السعة القياسية للبطارية (ساعة أمبير) = C.
تيار التفريغ (أمبير) = د
عامل التفريغ = D / C = N
معدل التفريغ (أمبير) = NC
القدرة على معدل التفريغ D (أمبير ساعة) = CN
وقت التفريغ لبطارية مشحونة بالكامل (ساعات) = CN / D
باستخدام تقدير حالة الشحن كنسبة مئوية ، يمكن حساب وقت التشغيل:
وقت التشغيل =٪ حالة الشحن x CN / (100xD) = ساعات

يعد حساب وقت الشحن معقدًا لأنه يعتمد على حالة شحن البطارية ونوع البطارية وخرج الشاحن ونوع الشاحن. من الضروري معرفة حالة شحن البطارية لتحديد ساعات الأمبير التي يجب وضعها في البطارية لإعادة شحنها. يعتمد معدل حدوث ذلك على تصنيف الشاحن وكيفية تحصيله. من الواضح أن بطارية ليثيوم أيون يمكن إعادة شحنها في غضون ساعتين من مسطحة تمامًا إذا كان الشاحن يحتوي على خرج كافٍ.

ستستغرق بطارية الرصاص الحمضية المختومة مع وجود قيود على خرج الشاحن وقتًا أطول بسبب تقييد الجهد والتيار المنخفض في مرحلة الغاز. بمجرد تحديد حالة الشحن ، يمكنك حساب عدد ساعات الأمبير اللازمة لإعادة البطارية. ستساعد معرفة خصائص الشاحن في حساب الوقت بناءً على معدل الشحن مع مراعاة نمط الشحن المستخدم.

عامل آخر هو درجة الحرارة المحيطة (الظروف الجوية) التي تؤثر على جهد الشحن والتيار المرسوم بواسطة الشاحن. ستؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى انخفاض جهد الشحن ولكن أيضًا تزيد من التيار المسحوب. بالنسبة للبطاريات ذات الشحن العائم ، من الضروري تطبيق تعويض الجهد مع درجة الحرارة. يمكن أن تنصح ميكروتكس بالتعديل المطلوب حيث تختلف درجات الحرارة بشكل كبير عن 25 درجة مئوية القياسية.

الكلمات الأخيرة حول شحن البطارية!

الشحن الصحيح للبطارية ومعرفة حالة شحنها ليس بالأمر السهل. غالبًا ما يتم شراء البطاريات بدون نصيحة أو خدمة احتياطية من البائع. هذا هو السبب في أنه من المهم الشراء من مورد حسن السمعة يضع رضا العملاء أولاً. للحصول على المشورة بشأن أي صيانة أو تركيب لشحن البطارية ، فإن أفضل إجراء هو الاتصال بمورد محترف موثوق به.

كما هو الحال دائمًا ، فإن ميكروتكس ، الشركة المصنعة للبطاريات الدولية منذ فترة طويلة والتي تتمتع بسجل لا تشوبه شائبة في إرضاء العملاء ، في متناول اليد دائمًا للمساعدة. إنها واحدة من الشركات القليلة التي لديها المعرفة والمنتجات اللازمة لتزويد البطاريات وصيانتها تقريبًا لجميع التطبيقات الصناعية والاستهلاكية. إذا أدى شحن البطارية إلى انخفاض طاقة البطارية ، فاتصل بالأشخاص الذين لن يفعلوا ذلك.
لجميع عمليات شحن البطارية ، تواصل مع ميكروتكس.

Please share if you liked this article!

Did you like this article? Any errors? Can you help us improve this article & add some points we missed?

Please email us at webmaster @ microtexindia. com

On Key

Hand picked articles for you!

مقارنة كيمياء البطارية

مقارنة بين كيمياء البطارية

مقارنة بين كيمياء البطارية هناك عدد غير قليل من معلمات البطارية وبناءً على التطبيقات المختلفة التي تُستخدم فيها البطارية ، تعد بعض المعلمات أكثر أهمية

ما هي بطارية الجر؟ ميكروتكس

ما هي بطارية الجر؟

ما هي بطارية الجر؟ ماذا تعني بطارية الجر؟ وفقًا للمعيار الأوروبي IEC 60254 – تُستخدم بطارية الجر الحمضية الرصاصية كمصادر طاقة للدفع الكهربائي في التطبيقات

فواصل البطارية

فواصل PVC

ما هي فواصل PVC؟ فواصل PVC عبارة عن أغشية مسامية دقيقة موضوعة بين الألواح السالبة والموجبة لبطاريات الرصاص الحمضية لمنع أي تلامس بينها لتجنب حدوث

اشترك في صحيفتنا الإخبارية!

انضم إلى قائمتنا البريدية التي تضم 8890 شخصًا رائعًا في حلقة تحديثاتنا الأخيرة حول تقنية البطاريات

اقرأ سياسة الخصوصية الخاصة بنا هنا – نعدك بأننا لن نشارك بريدك الإلكتروني مع أي شخص ولن نرسل لك بريدًا عشوائيًا. يمكنك الغاء الاشتراك في اي وقت.

Do you want a quick quotation for your battery?

Please share your email or mobile to reach you.

We promise to give you the price in a few minutes

(during IST working hours).

You can also speak with our VP of Sales, Balraj on +919902030022