बैटरी चार्जिंग, सही तरीका!
बैटरी एक विद्युत रासायनिक उपकरण है जो ऊर्जा को रासायनिक रूप से बंधी हुई संरचना में संग्रहीत करता है और बैटरी के रासायनिक निर्वहन प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप ऊर्जा को इलेक्ट्रॉनों के रूप में जारी करता है। बैटरी चार्जिंग इलेक्ट्रॉनों को रासायनिक बांडों को सुधारने के लिए प्रदान करती है जो बैटरी की सक्रिय सामग्री में संग्रहीत होते हैं। यह इस ब्लॉग में उल्लिखित सभी केमिस्ट्री की बैटरी चार्जिंग है: लेड-एसिड, निकेल-मेटल हाइड्राइड, निकेल-कैडमियम और लिथियम-आयन वेरिएंट। इस ब्लॉग में, हम 12 वोल्ट बैटरी के लिए इष्टतम चार्जिंग प्रक्रियाओं पर चर्चा करेंगे।
सामान्य तौर पर, चार्जिंग के तीन मुख्य प्रकार होते हैं:
• लगातार वोल्टेज (CV)
• लगातार चालू (सीसी)
• लगातार बिजली (टेपर चार्जिंग)
सभी चार्जिंग प्रोफाइल और सभी चार्जिंग उपकरण इन बुनियादी तरीकों के संयोजन में, अक्सर संयोजन में उपयोग करते हैं।
बैटरी चार्ज करने की दर बैटरी में प्रति सेकंड (करंट) बहने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या पर निर्भर करती है। प्रकाश की तरह विद्युत प्रवाह की गति निश्चित है, इसलिए आवेश की दर को बढ़ाने के लिए वर्तमान घनत्व या प्रति सेकंड बहने वाले एम्प्स की संख्या को बढ़ाना होगा। यदि इलेक्ट्रॉनों को AM में धकेलने वाले बल को बढ़ा दिया जाए अर्थात वोल्टेज, तो इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह बढ़ जाता है। उच्च वोल्ट = अधिक एम्पीयर।
विभिन्न बैटरी प्रकारों का वोल्टेज और आंतरिक प्रतिरोध उनके रसायन विज्ञान पर निर्भर करता है और चार्जिंग वोल्टेज तदनुसार अलग-अलग होंगे। इस ब्लॉग में, हम लेड-एसिड बैटरी, लिथियम-आयन बैटरी, निकेल कैडमियम बैटरी और निकेल मेटल हाइड्राइड बैटरी केमिस्ट्री पर विचार करेंगे।
लेड-एसिड से शुरू करके, हम उन रासायनिक प्रतिक्रियाओं का वर्णन कर सकते हैं जो इलेक्ट्रॉनों को स्टोर और डिस्चार्ज करती हैं, जिन्हें “डबल सल्फेट थ्योरी” के रूप में वर्णित किया गया है।
- PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O …………………………………..eq। 1
इस प्रतिक्रिया में इलेक्ट्रोलाइट, तनु सल्फ्यूरिक एसिड, पानी में परिवर्तित हो जाता है क्योंकि यह निर्वहन के दौरान सकारात्मक और नकारात्मक प्लेटों के साथ प्रतिक्रिया करता है। ऋणात्मक प्लेट का ऑक्सीकरण हो जाता है क्योंकि यह लेड सल्फेट बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनों को छोड़ देता है और सकारात्मक लेड ऑक्साइड से लेड सल्फेट में अपचयित हो जाता है क्योंकि यह लेड डाइऑक्साइड को लेड सल्फेट में परिवर्तित करने के लिए इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है। इस समय के दौरान पानी का उत्पादन एसिड इलेक्ट्रोलाइट के कमजोर पड़ने और प्लेटों के बीच संभावित अंतर में कमी का कारण बनता है। यह कम इलेक्ट्रोलाइट एसजी और कम बैटरी वोल्टेज पैदा करता है। बैटरी चार्ज करने पर, यह उल्टा हो जाता है। ये दो पैरामीटर, बैटरी वोल्टेज और इलेक्ट्रोलाइट एसजी, इसलिए लीड-एसिड बैटरी के चार्ज की स्थिति का मापन हैं।
12-वोल्ट लेड-एसिड की बैटरी चार्जिंग के लिए पूरी तरह चार्ज होने पर बैटरी के बाकी वोल्टेज से अधिक वोल्टेज की आवश्यकता होती है, जो सामान्य रूप से नई बाढ़ वाली बैटरी के लिए 12.60 और 12:84 के बीच और नई VRLA बैटरी के लिए 12:84 से 13.08 के बीच होती है। लेड-एसिड बैटरी के चार मूल रूप हैं: फ्लैट प्लेट फ्लड, ट्यूबलर फ्लड और वीआरएलए संस्करण जो एजीएम (फ्लैट प्लेट) और जीईएल (ज्यादातर ट्यूबलर) हैं। बैटरी के प्रकार, उनके अनुप्रयोग और संबंधित चार्जिंग विधियाँ तालिका 1 में दी गई हैं।
| बैटरी प्रकार | सामान्य बैटरी चार्जिंग विधि |
|---|---|
| लीड एसिड बैटरी फ्लैट प्लेट बाढ़ प्रकार चार्जिंग विधि |
लगातार चालू टेपर चार्जिंग लगातार चालू / निरंतर वोल्टेज टेपर चार्जिंग लगातार वोल्टेज टेपर चार्जिंग |
| लीड एसिड बैटरी ट्यूबलर प्लेट चार्जिंग विधि बाढ़ आ गई |
लगातार चालू टेपर चार्जिंग लगातार चालू / निरंतर वोल्टेज टेपर चार्जिंग लगातार वोल्टेज टेपर चार्जिंग |
| लीड एसिड VRLA बैटरी (AGM SMF) चार्जिंग विधि |
लगातार चालू / लगातार वोल्टेज चार्जिंग लगातार वोल्टेज चार्जिंग पल्स के साथ लगातार चालू / निरंतर वोल्टेज चार्ज |
| लीड एसिड ट्यूबलर जेल VRLA बैटरी चार्जिंग विधि |
लगातार चालू / लगातार वोल्टेज चार्जिंग लगातार वोल्टेज चार्जिंग पल्स के साथ लगातार चालू / निरंतर वोल्टेज चार्ज |
| निकल कैडमियम बैटरी चार्जिंग विधि |
टाइमर के साथ लगातार चालू धीमा कोई नियंत्रण नहीं डीटी / डीटी कट-ऑफ के साथ लगातार चालू -dV/dT कट-ऑफ के साथ लगातार चालू |
| लिथियम आयन बैटरी चार्जिंग विधि |
अंतिम करंट कट-ऑफ के साथ लगातार करंट वोल्टेज कट-ऑफ के साथ लगातार चालू अंतिम वर्तमान कट-ऑफ के साथ लगातार वोल्टेज |
तालिका 1 – विभिन्न प्रकार की बैटरी और विभिन्न प्रकार की बैटरी केमिस्ट्री की प्रासंगिक बैटरी चार्जिंग विधियाँ
- सीसी = स्थिर धारा
- सीवी = निरंतर वोल्टेज
- डीटी/डीटी = तापमान ढलान
- -डीवी / डीटी – नकारात्मक वोल्टेज ढलान
सूचीबद्ध चार्जिंग विधियों को निम्नानुसार वर्णित किया गया है:
- लगातार चालू चार्ज
इस प्रकार की चार्जिंग में बैटरी चार्ज होने के साथ ही वोल्टेज बढ़ जाता है। करंट एक मूल्य तक सीमित है जो बैटरी वोल्टेज और तापमान को निम्न स्तर पर रखता है। आम तौर पर, अत्यधिक गैसिंग और पानी के नुकसान को रोकने और सकारात्मक ग्रिड जंग को कम करने के लिए चार्जर को बंद करने के लिए एक टाइमर होता है। 1ए. यह चार्जिंग विधि सीलबंद या कम रखरखाव वाली बाढ़ वाली लीड-एसिड बैटरी के लिए अनुपयुक्त है।
- लगातार वोल्टेज, वर्तमान सीमित टेपर चार्ज
वोल्टेज सीमित चार्जिंग के साथ, गैस के विकास की समस्या कम से कम हो जाती है या समाप्त भी हो जाती है। Fig.1b में हम देखते हैं कि वोल्टेज चरम पर पहुंच जाता है, आमतौर पर 12-वोल्ट बैटरी के लिए 13.38 और 14.70 वोल्ट के बीच। यह स्पष्ट है कि अधिकतम चार्ज वोल्टेज तक पहुंचने के बाद करंट तेजी से घटता है। इस प्रकार की चार्जिंग में आमतौर पर बाद के चार्जिंग चरण में कम वर्तमान स्तर के कारण लंबा समय लगता है। यह आमतौर पर यूपीएस या स्टैंडबाय पावर के लिए उपयोग किया जाता है जहां लंबी चार्जिंग अवधि होती है।
- टेपर चार्ज
यह चार्जर का सबसे सरल रूप है, आमतौर पर ट्रांसफॉर्मर-आधारित, जो एक निरंतर बिजली उत्पादन यानी वाट देता है। वोल्टेज बढ़ने पर करंट कम हो जाता है, जिससे बैटरी में लगातार पावर इनपुट बना रहता है। Fig.1c एक विशिष्ट वक्र दिखाता है जहां बैटरी वोल्टेज बढ़ने पर करंट बंद हो जाता है। बैक ईएमएफ भी स्टेट-ऑफ-चार्ज एसओसी के साथ बढ़ता है जिसका अर्थ है कि करंट बहुत कम स्तर तक गिर जाएगा क्योंकि बैटरी अधिक शक्ति खींचने में असमर्थ है।
- इस प्रकार का चार्जर लीड-एसिड सीलबंद रखरखाव-मुक्त बैटरी के लिए उपयुक्त नहीं है क्योंकि उत्पन्न गैस की मात्रा बैटरी वोल्टेज पर निर्भर है। इस मामले में, 16 या 17 वोल्ट के रूप में उच्च चार्ज वोल्टेज तक पहुंचा जा सकता है जो गंभीर गैस विकास का कारण बनता है और बाद में पानी के नुकसान के साथ दबाव राहत वाल्व खोलता है।
- दो-चरण वर्तमान और वोल्टेज सीमित चार्जिंग
एक अन्य लोकप्रिय चार्ज प्रोफाइल अंजीर में दिखाया गया है। 1डी. इसके साथ, वोल्टेज को गैसिंग वोल्टेज तक पहुंचने तक बल्क चरण में बढ़ने दिया जाता है। वोल्टेज को कम करने के लिए करंट कम निश्चित स्तर तक गिर जाता है जो धीरे-धीरे गैसिंग स्तर तक बढ़ जाता है। आम तौर पर, प्रारंभिक बल्क चरण चार्जिंग समय से जुड़ा एक समय कट-ऑफ होता है। यह बैटरी की स्थिति के आधार पर एक निश्चित गैसिंग अवधि और एक निश्चित एम्पीयर-घंटे इनपुट को सक्षम करता है
- निरंतर चालू पल्स को बराबर करने के साथ वोल्टेज सीमित बल्क चार्जिंग।
अंजीर। 2 एक सामान्य पल्स चार्जिंग विधि का प्रतिनिधित्व है। यह आमतौर पर VRLA बैटरी के उपयोगकर्ताओं के लिए लाभकारी होता है जिनके पास अपनी बैटरी को पूरी तरह से रिचार्ज करने के लिए सीमित समय होता है। इस पद्धति में, एक CC और CV दोनों चरण होते हैं, जहाँ अधिकांश चार्ज लगाया जाता है।
- पल्स आम तौर पर वोल्टेज प्रतिबंध के साथ 10 से 20 सेकंड का करंट बर्स्ट होता है और इसके बाद कुछ मिनटों तक रुक जाता है। क्योंकि वोल्टेज करंट से पिछड़ जाता है, जिसकी सीमित अवधि होती है, यह मरने से पहले चरम स्तर तक नहीं पहुंचता है। इस तरह, गैस का विकास प्रतिबंधित है और वर्तमान दालों के बीच का ठहराव समय गैसों को पानी में पुन: संयोजित करने की अनुमति देता है, जिससे सूखापन नहीं होता है।
अब तक की टिप्पणियां लीड-एसिड बैटरी के उद्देश्य से की गई हैं। Li-ion, NiCd और NiMH बैटरियों को चार्ज करने के लिए लेड-एसिड बैटरी की तुलना में भिन्न बैटरी चार्जिंग एल्गोरिदम की आवश्यकता होती है। लिथियम-आयन बैटरी से शुरू करने पर तत्काल ध्यान देने वाली बात यह है कि विभिन्न ली-आयन कैथोड के लिए अलग-अलग चार्जिंग वोल्टेज हैं। एक लिथियम-आयन -FePO4 3 पर काम करता है। प्रति सेल 2V जबकि Li-Co प्रति सेल 4.3v है। इसका मतलब है कि आप इन दोनों बैटरियों के लिए एक ही चार्जर का उपयोग नहीं कर सकते।
हालांकि, सामान्य सिद्धांत सभी प्रकार की लिथियम-आयन बैटरी के लिए समान है और लीड-एसिड बैटरी से काफी अलग है। चूंकि चार्ज और डिस्चार्ज प्रक्रियाओं के दौरान कोई रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं होती है, चार्जर आउटपुट या बीएमएस (बैटरी मैनेजमेंट सिस्टम) द्वारा सीमित उच्च दरों पर स्थानांतरण तेज होता है। आमतौर पर, वोल्टेज कट-ऑफ के साथ निरंतर चालू पर 0.1C और 1C दरों के बीच आम हैं। चित्र 3 ली-आयन सेल के लिए एक विशिष्ट चार्जिंग प्रोफ़ाइल दिखाता है। चार्जिंग अवधि को तब भी समाप्त किया जा सकता है जब न्यूनतम करंट 1C एम्पीयर मान के लगभग 2-3% तक पहुँच जाता है।
NiMH और NiCd में चार्जिंग के अलग-अलग पैटर्न और चार्जिंग के लिए बहुत अलग प्रतिक्रियाएं हैं, दोनों अन्य केमिस्ट्री और एक दूसरे के लिए भी। चित्र 4 Ni-Cad . दोनों के लिए एक विशिष्ट चार्जिंग पैटर्न दिखाता है (ए) और एनआईएमएच (बी)। हालांकि दोनों निकल वेरिएंट में समान आराम और ऑपरेटिंग वोल्टेज है, ऑन-चार्ज वोल्टेज काफी भिन्न हो सकता है। दोनों प्रकार के चार्जर चार्ज टर्मिनेशन मैकेनिज्म के रूप में वोल्टेज पर भरोसा नहीं कर सकते हैं। इस कारण से, चार्जर केवल समय, वोल्टेज ढलान और ढलान के तापमान परिवर्तन के आधार पर समाप्ति के साथ एक या दो-चरण निरंतर चालू चार्जर का उपयोग करते हैं। चार्ज विशेषताओं की जांच से पता चलता है कि तापमान में वृद्धि और एक साथ वोल्टेज प्रतिक्रिया ड्रॉप दोनों हैं क्योंकि चार्ज 100% पूर्णता तक पहुंचता है।
इन विशेषताओं का उपयोग चार्ज के अंत को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। चूंकि निरपेक्ष वोल्टेज तापमान के साथ बदलता रहता है और दोनों प्रकार के सेल के लिए अलग होता है। नकारात्मक वोल्टेज ढलान (-dV/dt) या तीव्र तापमान ढलान वृद्धि (dT/dt) की शुरुआत, आमतौर पर उपयोग की जाने वाली विशेषताएं हैं। यदि टाइमिंग विधि का उपयोग किया जाता है तो ओवरचार्ज और ऑक्सीजन की हानि को रोकने के लिए करंट बहुत कम होना चाहिए। कुछ मामलों में, विशेष रूप से कोशिकाओं या बैटरी के संतुलन से बाहर, टाइमर विधि का उपयोग करके चार्ज करने से पहले प्रति सेल 0.9-1.0 वोल्ट का निर्वहन करना सबसे अच्छा है।
बैटरी चार्जर कैसे काम करता है?
सभी चार्जर अल्टरनेटिंग करंट (एसी) ग्रिड पावर खींचते हैं और इसे डायरेक्ट करंट में बदलते हैं। इस प्रक्रिया में, कुछ एसी तरंगें होंगी जिन्हें 3% से कम रखने की आवश्यकता होगी। बाजार में उपलब्ध कुछ बैटरी चार्जर में तरंगों को फ़िल्टर करने की विशेषताएं होती हैं, जो अन्यथा चार्जिंग के दौरान बैटरी को नुकसान पहुंचाती हैं। किसी भी मामले में, 3 चरण की आपूर्ति का उपयोग करना बेहतर होता है क्योंकि एकल-चरण धारा में 10% तरंग होती है।
सभी चार्जर अल्टरनेटिंग करंट (एसी) ग्रिड पावर खींचते हैं और इसे डायरेक्ट करंट में बदलते हैं। इस प्रक्रिया में, कुछ एसी तरंगें होंगी जिन्हें 3% से कम रखने की आवश्यकता होगी। बाजार में उपलब्ध कुछ बैटरी चार्जर में तरंगों को फ़िल्टर करने की विशेषताएं होती हैं, जो अन्यथा चार्जिंग के दौरान बैटरी को नुकसान पहुंचाती हैं। किसी भी मामले में, 3 चरण की आपूर्ति का उपयोग करना बेहतर होता है क्योंकि एकल-चरण धारा में 10% तरंग होती है।
लगातार वोल्टेज चार्जर
लगातार वोल्टेज बैटरी चार्जर के पूर्ण प्रवाह को बैटरी में प्रवाहित करने की अनुमति देता है जब तक कि बिजली की आपूर्ति अपने पूर्व निर्धारित वोल्टेज तक नहीं पहुंच जाती। एक बार उस वोल्टेज स्तर तक पहुँचने के बाद करंट न्यूनतम मान तक कम हो जाएगा। उपयोग के लिए तैयार होने तक बैटरी को बैटरी चार्जर से कनेक्टेड छोड़ा जा सकता है और यह “फ्लोट वोल्टेज” पर बनी रहेगी, सामान्य बैटरी सेल्फ-डिस्चार्ज की भरपाई के लिए ट्रिकल चार्जिंग।
लगातार वोल्टेज लगातार चालू
लगातार वोल्टेज / निरंतर चालू (CVCC) उपरोक्त दो विधियों का एक संयोजन है। चार्जर करंट की मात्रा को प्री-सेट स्तर तक सीमित करता है जब तक कि बैटरी प्रीसेट वोल्टेज स्तर तक नहीं पहुंच जाती। बैटरी के फुल चार्ज होने पर करंट कम हो जाता है। लीड-एसिड बैटरी निरंतर चालू निरंतर वोल्टेज (सीसी/सीवी) चार्ज विधि का उपयोग करती है। एक विनियमित करंट टर्मिनल वोल्टेज को तब तक बढ़ाता है जब तक कि ऊपरी चार्ज वोल्टेज सीमा तक नहीं पहुंच जाता है, जिस बिंदु पर संतृप्ति के कारण करंट गिरता है।
विभिन्न प्रकार के बैटरी चार्जर
मौजूदा बैटरी चार्जिंग तकनीक विनियमित चार्जिंग के 3 चरणों का उपयोग करके रिचार्ज करने के लिए माइक्रोप्रोसेसरों (कंप्यूटर चिप्स) पर निर्भर करती है। ये “स्मार्ट चार्जर्स” हैं। ये आसानी से उपलब्ध हैं। लीड-एसिड बैटरी चार्जिंग में तीन चरण रूपांतरण के लिए मुख्य वर्तमान इनपुट हैं, और निरंतर अवधि पर फ्लोट चार्ज हैं। एकरूपता बनाए रखने के लिए आवधिक समकारी प्रभार आवश्यक है। बैटरी क्षमता और सेवा जीवन को बनाए रखने के लिए चार्जिंग प्रक्रियाओं और वोल्टेज या एक गुणवत्ता माइक्रोप्रोसेसर नियंत्रित चार्जर पर बैटरी निर्माता की सिफारिशों का उपयोग करें।
“स्मार्ट चार्जर्स” समकालीन चार्जिंग तकनीक को ध्यान में रखते हुए तैयार किए गए हैं, और न्यूनतम अवलोकन के साथ अधिकतम चार्ज लाभ प्रदान करने के लिए बैटरी से जानकारी भी लेते हैं।
VRLA – जेल और AGM बैटरियों के लिए अलग-अलग वोल्टेज सेटिंग्स की आवश्यकता होती है। यह गैसिंग और ड्राई-आउट से बचने के लिए है। वाल्व रेगुलेटेड लेड-एसिड (VRLA) बैटरी में ऑक्सीजन पुनर्संयोजन प्रक्रिया के लिए हाइड्रोजन के विकास और सेल के सूखने से बचने के लिए कम वोल्टेज सेटिंग की आवश्यकता होती है।
जेल बैटरियों के लिए अधिकतम चार्जिंग वोल्टेज 14.1 या 14.4 वोल्ट है, जो एक पूर्ण चार्ज के लिए गीली या एजीएम वीआरएलए प्रकार की बैटरी की आवश्यकता से कम है। जेल बैटरी में इस वोल्टेज से अधिक होने से इलेक्ट्रोलाइट जेल में बुलबुले और स्थायी क्षति हो सकती है।
बैटरी चार्जर्स के लिए वर्तमान रेटिंग चार्जर को बैटरी क्षमता के अधिकतम 25% करंट पर आकार देने की सलाह देती है। कुछ बैटरियां 10% क्षमता निर्दिष्ट करती हैं कम धारा का उपयोग करना सुरक्षित है, हालांकि इसमें अधिक समय लगता है।
एक निरंतर चालू – निरंतर वोल्टेज (CCCV) चार्ज विधि एक अच्छा विकल्प है। एक निरंतर करंट टर्मिनल वोल्टेज को तब तक बढ़ाता है जब तक कि ऊपरी चार्ज वोल्टेज सीमा तक नहीं पहुंच जाता है, जिस बिंदु पर संतृप्ति के कारण करंट गिरता है। बड़ी स्थिर बैटरी के लिए चार्ज समय 12-16 घंटे और अधिक (36 घंटे) है। लेड-एसिड बैटरी धीमी होती है और इसे अन्य बैटरी सिस्टम की तरह जल्दी चार्ज नहीं किया जा सकता है। सीसीसीवी विधि के साथ, लीड-एसिड बैटरी को तीन चरणों में चार्ज किया जाता है, [1] निरंतर-चालू चार्ज, [2] लगातार वोल्टेज और [3] चार्ज पूरा होने पर फ्लोट चार्ज।
स्थिर-चालू चार्ज अधिकांश चार्ज पर लागू होता है और आवश्यक चार्ज समय का लगभग आधा समय लेता है; टॉपिंग चार्ज कम चार्ज करंट पर जारी रहता है और संतृप्ति प्रदान करता है, और निरंतर फ्लोट चार्ज सेल्फ-डिस्चार्ज से होने वाले नुकसान की भरपाई करता है। निरंतर-चालू चार्ज के दौरान, बैटरी 5-8 घंटों में लगभग 70 प्रतिशत चार्ज हो जाती है; शेष 30 प्रतिशत लगातार वोल्टेज से भरा होता है जो एक और 7-10 घंटे तक रहता है। तीसरे चरण में फ्लोट चार्ज बैटरी को फुल चार्ज पर बनाए रखता है।
बैटरी चार्जिंग, क्या आप अपनी 12V बैटरी को ओवरचार्ज कर सकते हैं?
इन सभी केमिस्ट्री में ओवरचार्जिंग से नुकसान या सुरक्षा जोखिम पैदा हो सकता है। लेड एसिड बैटरियों के मामले में, ओवरचार्ज वोल्टेज सीमित होते हैं और पानी के टूटने, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन रिलीज और गर्मी के निर्माण में अतिरिक्त करंट नष्ट हो जाता है। करंट बढ़ने से वोल्टेज नहीं बढ़ेगा, यह गैसिंग और पानी के नुकसान की दर को बढ़ाएगा और तापमान में वृद्धि का कारण बनेगा। कुछ ओवरचार्ज को विशेष रूप से तब सहन किया जाता है जब सेल या बैटरी इक्वलाइजेशन की आवश्यकता होती है।
लिथियम-आयन बैटरी के लिए, बैटरी में शामिल बीएमएस के कारण ओवरचार्ज करना मुश्किल होता है। टर्मिनेशन वोल्टेज तक पहुंचने के बाद, या तापमान बहुत अधिक हो जाने पर यह वर्तमान आपूर्ति को काट देगा। यह एक आवश्यक एहतियात है क्योंकि ली-आयन कोशिकाओं में एक वाष्पशील इलेक्ट्रोलाइट होता है जिसे उच्च तापमान पर छोड़ा जाएगा। यह इलेक्ट्रोलाइट से वाष्प है जो ली-आयन बैटरी में आग पकड़ती है जिससे ओवरचार्ज बहुत खतरनाक हो जाता है। NiCad और NiMH बैटरी को अधिक चार्ज नहीं किया जाना चाहिए क्योंकि वे ऑक्सीजन खो देंगे और इसलिए इलेक्ट्रोलाइट, भले ही वे सीलबंद संस्करण हों।
बैटरी के एसओसी के कई संकेतक हैं: शेष वोल्टेज इसके टर्मिनलों पर मापा जाता है, इलेक्ट्रोलाइट का विशिष्ट गुरुत्व (बाढ़ वाली खुली बैटरी) या प्रतिबाधा मूल्य। वे प्रत्येक बैटरी रसायन शास्त्र के लिए अलग हैं, और इस कारण से, प्रत्येक प्रकार को अलग से देखना सबसे अच्छा है:
1. लेड-एसिड।
विशिष्ट गुरुत्व।
चार्ज और डिस्चार्ज पर सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्लेटों की प्रतिक्रिया एक सेल में एसिड और पानी के अनुपात को निर्धारित करती है।
जब चार्ज किया जाता है तो सल्फ्यूरिक एसिड की सांद्रता अधिक होती है, जब डिस्चार्ज किया जाता है तो यह कम होता है (eq। 1)। चूँकि अम्ल का घनत्व 1.84 है और पानी का विशिष्ट गुरुत्व 1 है, इसलिए इलेक्ट्रोलाइट का SG चार्ज करने पर बढ़ता है और डिस्चार्ज करने पर घट जाता है।
प्रतिक्रिया में पहले क्रम का संबंध होता है जिसका अर्थ है कि एकाग्रता में परिवर्तन रैखिक होता है इसलिए SG का मापन बैटरी के SOC का प्रत्यक्ष संकेत देता है, अंजीर। 5.
सावधानी का एक नोट: यह तब लागू नहीं होता जब बैटरी चार्ज हो रही हो और बल्क में, या प्री-गैसिंग चरण में हो। इलेक्ट्रोलाइट सरगर्मी के बिना, चार्ज पर उत्पादित सघन एसिड डूब जाएगा, इलेक्ट्रोलाइट के थोक को तब तक अधिक पतला छोड़ देगा जब तक कि प्रति सेल 2.4 वोल्ट का वोल्टेज नहीं पहुंच जाता। इस बिंदु से, प्लेटों में निकलने वाली गैस एसिड को मिलाने के लिए एक क्रियात्मक क्रिया पैदा करेगी।
बाकी वोल्टेज: यह एसओसी का संकेत हो सकता है और निम्नलिखित संबंधों में सेल के विशिष्ट गुरुत्व से संबंधित हो सकता है:
- बाकी वोल्ट = एसजी + 0.84 …………………………………………………………..ईक्यू 2
उदाहरण के तौर पर, 1.230 के विशिष्ट गुरुत्व के साथ 2 वी सेल में 1.230 + 0.84 = 2.07 वोल्ट का आराम वोल्टेज होगा
इस संबंध का उपयोग बैटरी एसओसी का एक सटीक सटीक संकेत दे सकता है, हालांकि, अलग-अलग बैटरी में एसजी के लिए अलग-अलग ऑपरेटिंग रेंज होते हैं और इसलिए वीआरएलए एसजी की शीर्ष चार्ज स्थिति 1.28 के शीर्ष एसजी वाले ओपीजेएस की तुलना में 1.32 हो सकती है। तापमान एसजी और इसलिए सेल वोल्टेज को भी प्रभावित करता है। ओपन सर्किट वोल्टेज पर तापमान का प्रभाव तालिका 2 में दिया गया है।
एक अन्य कारक यह है कि चार्ज पर सल्फ्यूरिक एसिड के बनने के कारण ताजा चार्ज की गई बैटरी में प्लेटों के बगल में एसिड की उच्च सांद्रता होती है। यही कारण है कि चार्ज करने के बाद वोल्टेज कुछ समय के लिए उच्च रहता है शायद एक स्थिर मूल्य पर बसने से पहले 48 घंटे तक। जब तक बैटरी को कम डिस्चार्ज नहीं किया जाता है, तब तक वोल्टेज रीडिंग लेने से पहले एसिड एकाग्रता को बराबर करने की अनुमति देने के लिए इसे आराम करना पड़ता है।
एसओसी माप के लिए आवश्यक उपकरण
इनमें वोल्टेज माप के लिए एक डीसी वाल्टमीटर या एक मल्टीमीटर और विशिष्ट गुरुत्व पढ़ने के लिए एक हाइड्रोमीटर होता है।
बाढ़ वाली कोशिकाओं के लिए, डिस्चार्ज टेस्ट के अलावा, हाइड्रोमीटर चार्ज की स्थिति निर्धारित करने का सबसे अच्छा तरीका है। हाइड्रोमीटर का उपयोग करने के लिए कुछ अभ्यास की आवश्यकता होती है और इसे बहुत सावधानी से किया जाना चाहिए। प्रक्रिया बैटरी को उपयुक्त स्थिति में रखने की है ताकि हाइड्रोमीटर की रीडिंग आंखों के स्तर पर ली जा सके (चित्र 6 ऊपर)।
सीलबंद बैटरियों के लिए, हाइड्रोमीटर का उपयोग करना संभव नहीं है, इसलिए शेष वोल्ट का मापन ही एकमात्र विकल्प है। यह विधि सीलबंद और बाढ़ वाली लीड एसिड बैटरी दोनों पर लागू होती है।
इसके लिए, मल्टीमीटर को उचित अधिकतम वोल्टेज पर सेट किया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह 12 वोल्ट से अधिक पढ़ सकता है, लेकिन सटीकता के कम से कम 2 दशमलव स्थान भी उत्पन्न कर सकता है। ईक का उपयोग करना। 2, वोल्टेज का उपयोग तापमान समायोजन के बाद, एसजी और इसलिए बैटरी के एसओसी का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है, बशर्ते कि पूरी तरह से चार्ज की गई बैटरी के लिए निर्माता का एसजी मूल्य ज्ञात हो।
राज्य के प्रभारी, एसओसी को मापने के लिए वोल्टेज या हाइड्रोमीटर का उपयोग करने के दोनों मामलों में, तापमान मुआवजे को लागू करना आवश्यक है। बीसीआई द्वारा आपूर्ति की गई तालिका 2, हाइड्रोमीटर और वोल्टेज मीटर रीडिंग दोनों के लिए उपयुक्त समायोजन देती है।
तालिका 2 तापमान के साथ इलेक्ट्रोलाइट विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण और वोल्टेज रीडिंग के लिए मुआवजा
| इलेक्ट्रोलाइट तापमान फारेनहाइट (डिग्री फारेनहाइट) | इलेक्ट्रोलाइट तापमान सेल्सियस (डिग्री सेल्सियस) | हाइड्रोमीटर के एसजी रीडिंग में जोड़ें या घटाएं | डिजिटल वाल्टमीटर की रीडिंग में जोड़ें या घटाएं |
|---|---|---|---|
| 160° | 71.1° | +.032 | +.192 वी |
| 150° | 65.6° | +.028 | +.168 वी |
| 140° | 60.0° | +.024 | +.144 वी |
| 130° | 54.4° | +.020 | +.120 वी |
| 120° | 48.9° | +.016 | +.096 वी |
| 110° | 43.3° | +.012 | +.072 वी |
| 100° | 37.8° | +.008 | +.048 वी |
| 90° | 32.2° | +.004 | +.024 वी |
| 80° | 26.7° | 0 | 0 वी |
| 70° | 21.1° | -.004 | -.024 वी |
| 60° | 15.6° | -.008 | -.048 वी |
| 50° | 10° | -.012 | -.072 वी |
| 40° | 4.4° | -.016 | -.096 वी |
| 30° | -1.1° | -.020 | -.120 वी |
| 20° | -6.7° | -.024 | -.144 वी |
| 10° | -12.2° | -.028 | -.168 वी |
| 0° | -17.6° | -.032 | -.192 वी |
2. ली-आयन, एनआईएमएच और एनआईसीडी।
इन सभी केमिस्ट्री के लिए, एसओसी मापन गंभीर चुनौतियां प्रस्तुत करता है। सभी में एक बहुत ही फ्लैट डिस्चार्ज वक्र होता है जिसमें पूरी तरह से चार्ज और डिस्चार्ज राज्य के बीच बहुत कम वोल्टेज अंतर होता है। NiCd और NiMH कोशिकाओं के भीतर चार्ज-डिस्चार्ज प्रतिक्रियाएं इलेक्ट्रोलाइट के SG को पर्याप्त रूप से परिवर्तित नहीं करती हैं और सभी Li-ion केमिस्ट्री पूरी तरह से सील कोशिकाओं के साथ काम करती हैं। यह सेवा में बैटरी पर स्थिर या यादृच्छिक स्पॉट चेक लगभग असंभव बना देता है, निश्चित रूप से एक गैर-पेशेवर उपयोगकर्ता के लिए। इन केमिस्ट्री के लिए अत्याधुनिक स्टेट-ऑफ-चार्ज, एसओसी मापन उनके संचालन के दौरान ली गई गतिशील रीडिंग पर आधारित हैं।
वे एम्पीयर-घंटे की गिनती, डिस्चार्ज धाराओं के लिए वोल्टेज प्रतिक्रिया या यहां तक कि निरंतर वर्तमान दालों पर आधारित हो सकते हैं। मापने के उपकरण आमतौर पर महंगे या परिष्कृत उपकरणों जैसे इलेक्ट्रिक वाहनों या औद्योगिक मशीनों में बनाए जाते हैं, जहां उपलब्ध रन टाइम को जानना आवश्यक होता है। कम परिष्कृत उपकरण जैसे हाथ बिजली उपकरण में, उपकरण के रुकने या कम तेज़ी से चलने पर ध्यान देना ही एकमात्र संकेत उपलब्ध है।
व्यावसायिक रूप से उपलब्ध प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोमीटर परीक्षक उपलब्ध हैं जो बैटरी की आंतरिक प्रतिबाधा को मापते हैं ताकि इसकी आवेश की स्थिति का अनुमान लगाया जा सके। ये उपकरण एसओसी की भविष्यवाणी करने के लिए विभिन्न अवस्थाओं और विभिन्न युगों में सैकड़ों बैटरियों के परीक्षण के आधार पर एक एल्गोरिथ्म पर निर्भर करते हैं। परिणाम एक विशेष बैटरी के रसायन विज्ञान और उम्र के लिए विशिष्ट हैं। एल्गोरिथम को अधिक सटीक बनाने के लिए जितने अधिक परीक्षण किए गए हैं, एल्गोरिथम उतना ही सटीक है।
बैटरी चार्ज करते समय, क्या आप बैटरी को ओवरचार्ज कर सकते हैं?
हालाँकि, आप चार्ज की स्थिति को मापने का निर्णय लेते हैं, ऐसे नियम हैं जो सभी प्रकार की बैटरी पर लागू होते हैं। ये एक बैटरी के ओवर-डिस्चार्ज को रोकने के लिए हैं, जिससे अलग-अलग कोशिकाओं को नुकसान हो सकता है, जिससे वे विपरीत दिशा में जा सकते हैं, यहां तक कि नकारात्मक वोल्टेज भी हो सकते हैं। ओवरचार्जिंग कम स्पष्ट है क्योंकि लीड एसिड के मामले में कभी-कभी बैंक में कोशिकाओं या व्यक्तिगत बैटरी को बराबर करने के लिए ऐसा करना आवश्यक होता है। हालांकि, अत्यधिक ओवरचार्ज से पानी की हानि होती है और सकारात्मक प्लेटों का क्षरण होता है, जो दोनों ही बैटरी जीवन को कम करते हैं।
निकल आधारित बैटरियों के लिए पानी की कमी सबसे आम समस्या है जो फिर से कम परिचालन जीवन की ओर ले जाती है। लिथियम केमिस्ट्री के मामले में, शामिल बीएमएस के कारण आमतौर पर ओवरचार्ज करना असंभव होता है जो प्री-सेट वोल्टेज पर वर्तमान इनपुट को स्वचालित रूप से काट देता है। कुछ डिज़ाइनों में इनबिल्ट फ़्यूज़ होता है जो ओवरचार्ज को रोकता है। हालाँकि, यह आमतौर पर बैटरी को अपरिवर्तनीय रूप से निष्क्रिय बना देता है।
बैटरी चार्जिंग, ओवरचार्ज आप इससे कैसे बचते हैं?
बैटरी को रिचार्ज करने का निर्णय उपयोग की परिस्थितियों और डिस्चार्ज की डिग्री पर निर्भर करता है। सभी केमिस्ट्री के लिए एक सामान्य नियम के रूप में बैटरी को अपने परिचालन जीवन को अधिकतम करने के लिए 80% DOD से नीचे नहीं जाना चाहिए। इसका मतलब है कि बैटरी के अंतिम एसओसी की गणना माप के बिंदु से उसके दैनिक संचालन के अंत तक की जानी चाहिए। उदाहरण के लिए यदि ऑपरेशन की शुरुआत में एसओसी 40% है और यह ऑपरेशन के अंत तक अपनी क्षमता का 70% उपयोग करेगा तो इसे जारी रखने से पहले बैटरी को रिचार्ज किया जाना चाहिए।
इस निर्णय को करने के लिए बैटरी में शेष क्षमता या रन टाइम का निर्धारण करना आवश्यक है। यह सीधा नहीं है क्योंकि बैटरी की क्षमता डिस्चार्ज दर से निर्धारित होती है। डिस्चार्ज दर जितनी अधिक होगी, उपलब्ध क्षमता उतनी ही कम होगी। जैसा कि चित्र 8 में दिखाया गया है, लेड एसिड बैटरियां इसके लिए अतिसंवेदनशील होती हैं।
ली-आयन और NiCd आधारित बैटरियों में उच्च डिस्चार्ज दरों पर क्षमता कम होती है लेकिन वे लेड एसिड के रूप में उच्चारित नहीं होती हैं। अंजीर। 9 एक NiMH बैटरी की उपलब्ध क्षमता पर 3 अलग-अलग डिस्चार्ज दरों के प्रभाव को दर्शाता है। इस मामले में, 0.2C (5 घंटे की दर), 1C (1 घंटे की दर) और 2C (1/2 घंटे की दर) है।
सभी मामलों में वोल्टेज प्रोफाइल बहुत सपाट रहता है लेकिन डिस्चार्ज अवधि के अंत तक कम स्तर पर जब वोल्टेज अचानक गिर जाता है।
बैटरी चार्ज करना - बैटरी चार्ज और डिस्चार्ज समय की गणना
बैटरी चार्जिंग और डिस्चार्ज समय की गणना
किसी विशेष चार्ज की स्थिति में किसी भी बैटरी के लिए डिस्चार्ज समय को स्थापित करने के लिए, एक विशेष डिस्चार्ज दर पर खींची गई वर्तमान और बैटरी की क्षमता को जानना चाहिए। प्रत्येक बैटरी रसायन के लिए अंगूठे के नियम का उपयोग करके ऑपरेटिंग समय की गणना मोटे तौर पर की जा सकती है।
किसी विशेष डिस्चार्ज रेट पर प्रभावी क्षमता जानने से रन टाइम का अनुमान इस प्रकार लगाया जा सकेगा:
बैटरी की मानक क्षमता (amp घंटे) = C
डिस्चार्ज करंट (amps) = D
निर्वहन कारक = डी/सी = एन
निर्वहन दर (एएमपीएस) = एनसी
डिस्चार्ज दर डी (amp घंटे) पर क्षमता = सीएन
पूरी तरह चार्ज बैटरी के लिए डिस्चार्ज समय (घंटे) = सीएन / डी
प्रतिशत के रूप में चार्ज की स्थिति के अनुमान का उपयोग करके, रन टाइम की गणना की जा सकती है:
रन टाइम =% चार्ज की स्थिति x CN /(100xD) = घंटे
चार्ज समय की गणना जटिल है क्योंकि यह बैटरी के चार्ज की स्थिति, बैटरी के प्रकार, चार्जर के आउटपुट और चार्जर के प्रकार पर निर्भर करता है। बैटरी को रिचार्ज करने के लिए बैटरी में डालने के लिए आवश्यक एम्पीयर-घंटे निर्धारित करने के लिए बैटरी के चार्ज की स्थिति को जानना आवश्यक है। ऐसा होने की दर चार्जर की रेटिंग और उसके चार्ज होने के तरीके पर निर्भर करती है। स्पष्ट रूप से एक ली-आयन बैटरी पूरी तरह से फ्लैट से कुछ घंटों में रिचार्ज कर सकती है यदि चार्जर में पर्याप्त आउटपुट हो।
चार्जर आउटपुट पर सीमा के साथ एक सीलबंद लीड-एसिड बैटरी वोल्टेज प्रतिबंध और गैसिंग चरण में कम वर्तमान के कारण अधिक समय लेगी। एक बार चार्ज की स्थिति निर्धारित हो जाने पर आप गणना कर सकते हैं कि बैटरी में वापस डालने के लिए कितने एम्पीयर-घंटे की आवश्यकता है। चार्जर की विशेषताओं को जानने से उस दर के आधार पर समय की गणना करने में मदद मिलेगी जिस पर वह उपयोग किए गए चार्जिंग पैटर्न को ध्यान में रखते हुए चार्ज करेगा।
एक अन्य कारक परिवेश का तापमान (मौसम की स्थिति) है जो ऑन-चार्ज वोल्टेज और चार्जर द्वारा खींची गई धारा को प्रभावित करता है। उच्च तापमान चार्जिंग वोल्टेज को गिरा देगा, लेकिन खींचे गए करंट को भी बढ़ा देगा। फ्लोट चार्ज पर बैटरी के लिए, तापमान के साथ वोल्टेज मुआवजा लागू करना आवश्यक है। माइक्रोटेक्स आवश्यक समायोजन पर सलाह दे सकता है जहां तापमान मानक 25 डिग्री सेल्सियस से काफी भिन्न होता है।
बैटरी चार्जिंग के बारे में अंतिम शब्द!
बैटरी को सही तरीके से चार्ज करना और इसकी चार्ज स्थिति जानना आसान नहीं है। अक्सर बैटरियों को विक्रेता से बिना किसी सलाह या बैकअप सेवा के खरीदा जाता है। इसलिए एक प्रतिष्ठित आपूर्तिकर्ता से खरीदना महत्वपूर्ण है जो ग्राहकों की संतुष्टि को सबसे पहले रखता है। किसी भी बैटरी चार्जिंग रखरखाव या स्थापना के बारे में सलाह के लिए, कार्रवाई का सबसे अच्छा तरीका एक पेशेवर विश्वसनीय आपूर्तिकर्ता से संपर्क करना है।
हमेशा की तरह, माइक्रोटेक्स, एक त्रुटिहीन ग्राहक संतुष्टि रिकॉर्ड के साथ एक लंबे समय से चली आ रही अंतरराष्ट्रीय बैटरी निर्माता मदद के लिए हमेशा हाथ में है। वे उन कुछ कंपनियों में से एक हैं जिनके पास व्यावहारिक रूप से सभी औद्योगिक और उपभोक्ता अनुप्रयोगों के लिए बैटरी की आपूर्ति और सेवा करने के लिए ज्ञान और उत्पाद हैं। अगर आपकी बैटरी चार्ज करने से आपकी बैटरी कम हो जाती है, तो उन लोगों से संपर्क करें जो ऐसा नहीं करेंगे।
सभी बैटरी चार्जिंग के लिए, मामले माइक्रोटेक्स से संपर्क करें।
