Baterai Siaga & Pengisian Daya Apung
Baterai yang digunakan dalam catu daya darurat siaga untuk peralatan telekomunikasi, catu daya tak terputus (UPS), dll., diisi secara terus menerus (atau melayang) pada tegangan konstan sama dengan OCV + x mV. Nilai x tergantung pada desain dan pabrikan Standby. Biasanya, nilai float akan menjadi 2,23 hingga 2,30 V per sel. Baterai pada layanan float adalah baterai yang dikenai biaya terus menerus dan dipanggil untuk berfungsi hanya jika terjadi gangguan daya. Nilai potensial konstan ini cukup untuk mempertahankannya dalam kondisi terisi penuh. Selain pengisian untuk mengkompensasi debit sebelumnya, muatan potensial konstan (CP) mengkompensasi proses self-discharge yang terjadi saat baterai idle.
Bagaimana cara kerja pengisi daya apung?
Pengisi daya apung terus mengisi daya baterai pada voltase yang telah ditentukan sebelumnya terlepas dari status pengisian daya. Perangkat tidak terputus dari pengisi daya. Kondisi lokal seperti pemadaman listrik dan suhu lingkungan akan dipertimbangkan untuk memutuskan pengaturan tegangan float yang lebih tepat. Kapasitas adalah aspek terpenting dari pengaturan ini. Pengisi daya mungkin juga memiliki fasilitas penguat untuk mempersiapkan baterai untuk pemadaman listrik berikutnya di mana sering terjadi pemadaman listrik.
Kondisi pengisian adalah:
- Jenis pengisian: Potensi konstan pada 2,25 hingga 2,30 V per sel, dengan kompensasi suhu – mV hingga – 3 mV per Sel
- Arus awal: Maksimum 20 hingga 40% dari kapasitas pengenal
- Waktu pengisian daya: terus menerus, terlepas dari SOC
Beberapa produsen mengatakan bahwa pengisian baterai timbal-asam paling efisien dalam kisaran 15-30 °C dan bahwa tidak ada kompensasi suhu yang diperlukan jika suhu sekitar berada dalam kisaran 0 sampai 40 °C. Jika tidak, sirkuit kompensasi suhu internal untuk meningkatkan efisiensi pengisian dapat dipertimbangkan. Kompensasi suhu minus 2 hingga minus 3 mV per o C per sel berdasarkan 20-25°C diinginkan.
Tabel berikut adalah panduan untuk kompensasi suhu.
Tabel 1. Kompensasi suhu untuk tegangan float untuk baterai 12 V
[http://www. eastpenn-deka.com/assets/base/0139.pdf]
Suhu, °C | Tegangan mengambang, Volt | |
Optimal | Maksimum | |
49 | 12.8 | 13 |
44-48 | 12.9 | 13.2 |
38-43 | 13 | 13.3 |
32-37 | 13.1 | 13.4 |
27-31 | 13.2 | 13.5 |
21-26 | 13.4 | 13.7 |
16-20 | 13.55 | 13.85 |
10-15 | 13.7 | 14 |
05-09 | 13.9 | 14.2 |
4 | 14.2 | 14.5 |
Apa itu pengisian daya apung dan pengisian daya boost?
Peralatan pengisian daya mungkin memiliki dua tingkat pengisian secara normal. Mereka:
- Pengisian daya cepat
- Pengisian tetesan
Fasilitas biasanya digabungkan untuk fasilitas quick boost untuk pengisian ulang baterai setelah pelepasan darurat. Bagian booster selalu memiliki output hingga 2,70 V per sel untuk pengisian ulang baterai untuk tipe banjir dan hingga 2,4 hingga 2,45 untuk baterai VRLA. Output trickle charge mampu mengkompensasi self-discharge dan kerugian internal lainnya dari baterai, pada tingkat tegangan 2,25 V per sel. Output yang dibutuhkan, dalam hal arus, akan tergantung pada ukuran baterai.
Stasiun pengisian rak mengambang
Untuk baterai yang tidak dapat dikirim selama beberapa minggu, ada kebutuhan untuk menjaga baterai tetap terisi penuh sampai pengiriman. Untuk baterai semacam itu, ada dua opsi untuk pengisian daya menetes saat menunggu di rak. Beberapa baterai dihubungkan secara seri dan diisi pada kerapatan arus 40 hingga 100 mA/100 Ah kapasitas nominal atau mungkin ada beberapa sirkuit individu untuk mengisi setiap baterai secara terpisah. Semua baterai ini terisi daya sedikit di atas OCV mereka seperti yang dibahas di atas.
Float pengisian baterai AGM VRLA
Pengisian apung baterai AGM tidak berbeda dengan pengisian pelampung baterai banjir konvensional. Namun ada beberapa perbedaan pengoperasian proses float charging yang terjadi pada kedua varietas tersebut.
Baterai VRLA memiliki resistansi internal yang rendah dan karenanya dapat menerima muatan dengan sangat baik di bagian awal periode pengisian.
Pengisi daya dengan potensi konstan, pengatur tegangan, dan kompensasi suhu adalah pengisi daya terbaik untuk baterai VRLA.
Tegangan pengisian float CP biasanya 2,25 hingga 2,30 V per sel. Tidak ada batasan untuk arus muatan mengambang. Namun, untuk boost charging pada tegangan CP 14,4 hingga 14,7 untuk baterai VRLA, arus maksimum awal 30 hingga 40 persen dari kapasitas pengenal dalam ampere ditetapkan oleh sebagian besar pabrikan (baik tipe banjir maupun tipe VRLA). Variasi ± 1% pada nilai tegangan float dan ± 3% untuk tegangan boost charge ditentukan oleh sebagian besar pabrikan.
[1. https://www.thebatteryshop.co.uk/ekmps/shops/thebatteryshop/resources/Other/tbs-np65-12i-datasheet.pdf 2. https://www.sbsbattery.com/media/pdf/Battery-STT12V100.pdf 3. https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf]
Efek suhu pada umur apung baterai VRLA
Suhu memiliki pengaruh yang luar biasa pada masa pakai baterai asam timbal yang diatur katup. Untuk setiap kenaikan suhu operasi 10 °C, harapan hidup berkurang setengahnya. Angka-angka yang diberikan di bawah ini mengkonfirmasi fakta ini. Umur pelampung pada 20°C adalah sekitar 10 tahun untuk produk tertentu dari Panasonic. Tetapi pada 30 ° C, umurnya sekitar 5 tahun. Demikian pula, kehidupan pada 40 ° C adalah sekitar 2 tahun 6 bulan[Figure 10 in https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf] .
Halaman 6 di http://news.yuasa. co.uk/wp-content/uploads/2015/05/SWL-Shortform.pdf].
Oleh karena itu, jika konsumen ingin membeli baterai baru, ia harus mempertimbangkan suhu lingkungan rata-rata dan masa pakai pada suhu tersebut. Jika dia ingin baterai bertahan selama 5 tahun pada suhu 30 hingga 35 o C, dia harus memilih baterai yang dirancang untuk masa pakai 10 tahun pada suhu 20 o C.
Gambar 1 Masa pakai mengambang pada suhu yang berbeda dari produk VR Panasonic
https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf
Gambar 2 Float life pada suhu yang berbeda dari produk VR Yuasa (UK)
http://news.yuasa.co.uk/wp-content/uploads/2015/05/SWL-Shortform.pdf
British Standard 6240-4:1997, memberikan ketergantungan kehidupan pada suhu antara 20 dan 40°C.
Siklus hidup baterai VRLA
Dibandingkan dengan masa pakai apung, masa pakai baterai VR akan lebih pendek karena jumlah bahan aktif yang digunakan per siklus. Dalam operasi float, baterai dipanggil untuk memasok daya hanya ketika ada gangguan daya. Namun, dalam mode siklik, baterai dikosongkan hingga kedalaman pengosongan yang diperlukan ( DO D) setiap saat dan segera diisi dayanya. Pelepasan ini diikuti oleh muatan yang disebut “siklus”. Siklus hidup tergantung pada jumlah bahan yang dikonversi per siklus, yaitu DOD. Semakin rendah konversi, semakin tinggi kehidupan. Tabel berikut menunjukkan masa pakai produk Panasonic VRLA hingga 60% dan 80% kapasitas akhir masa pakai DOD untuk tiga level DOD.
Meja 2. Perkiraan siklus hidup produk Panasonic VRLA hingga 60% dan 80% akhir masa pakai DOD untuk tiga DOD pada suhu sekitar 25 o C. [Diadaptasi dari https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf Gambar di halaman 22 ]
DOD sampai akhir hayat | Siklus hidup pada 100% DOD | Siklus hidup pada 50% DOD | Siklus hidup pada 30% DOD |
Hidup hingga 60% DOD | 300 | 550 | 1250 |
Hidup hingga 80% DOD | 250 | 450 | 950 |
- Suhu dan Arus Apung
Tabel 3. Arus apung pada 2,3 V per sel untuk tiga jenis sel timbal-asam pada suhu yang berbeda
[ [Diadaptasi dari Teknologi C&D https://www. cdtechno. com/pdf/ref/41_2128_0212.pdf
Gambar 19, Halaman 22]
| Suhu, ° C | Perkiraan arus, mA per Ah 20 |
Sel kalsium tergenang | 25 | 0.25 |
30 | 0.35 | |
40 | 0.6 | |
50 | 0.9 | |
60 | 1.4 | |
Sel VR berbentuk gel | 25 | 0.6 |
30 | 0.75 | |
40 | 1.5 | |
50 | 3 | |
60 | 6 | |
Sel AGM VR | 25 | 1.5 |
30 | 2 | |
40 | 3.5 | |
50 | 8 | |
60 | 15 |
- Uji kesesuaian untuk pengoperasian pelampung [ IEC 60896-21 dan 22:2004 ]
IEC memberikan prosedur pengujian untuk memeriksa kesesuaian sel VR untuk operasi float. Sel atau baterai harus dikenakan tegangan mengambang V Float yang harus ditentukan oleh pabrikan dalam kisaran tipikal 2,23 hingga 2,30 VOLTS PER SEL. Tegangan awal setiap sel atau baterai monoblok harus diukur dan dicatat. Setelah 3 bulan, tegangan setiap sel atau baterai monoblok harus diukur dan dicatat. Setelah 6 bulan operasi terapung, sel atau monoblok harus dikenai uji kapasitas. Kapasitas aktual pada pelepasan harus lebih besar dari atau sama dengan kapasitas pengenal.
- Variasi tegangan float sel-ke-sel
Karena variabel proses yang melekat, tegangan sel atau baterai individu terikat untuk bervariasi pada rentang tegangan operasi float. Perbedaan kecil dalam parameter bagian dalam pelat seperti berat bahan aktif, porositas bahan aktif, dan perbedaan kompresi pelat dan kompresi AGM, variasi volume elektrolit, dll. menyebabkan variasi ini. Bahkan dengan langkah-langkah kontrol kualitas yang ketat (baik dalam bahan dan kontrol proses di unit operasi), produk VR menunjukkan variasi sel-ke-sel yang menghasilkan distribusi tegangan sel “bimodal” selama operasi pelampung.
Dalam sel konvensional dengan kelebihan elektrolit yang tergenang, kedua pelat saling mengisi secara independen. Gas oksigen dan hidrogen memiliki laju difusi yang rendah dalam larutan asam sulfat. Gas berevolusi selama pengisian keluar dari sel karena mereka tidak memiliki waktu yang cukup untuk berinteraksi dengan pelat.
Dalam sel VRLA, fenomena siklus oksigen membuat gambaran ini kompleks. Seperti dalam kasus sel yang tergenang, dekomposisi air terjadi pada pelat positif; korosi grid juga terjadi. Meskipun beberapa gas oksigen keluar dari sel VR pada tahap awal pengisian apung (karena kondisi tidak kelaparan), penciptaan jalur gas terjadi setelah tingkat kejenuhan berkurang dari 90 menjadi 95% ke tingkat yang lebih rendah.
Sekarang, reaksi kebalikan dari penguraian air yang terjadi pada pelat positif mulai terjadi pada pelat negatif:
Penguraian air pada PP: 2H 2 O → 4H + + O 2 + 4e – ………………………. (1)
Reduksi O2 ( = rekombinasi O2) pada NP : O2 + 4H + + 4e – → 2H 2 O + (Panas) ..…….…. (2)
[2Pb + O 2 + 2H 2 SO 4 → 2PbSO 4 + 2H 2 O+ Kalor] ..…… (3)
Poin-poin berikut dapat dicatat dari reaksi di atas:
- Terlihat bahwa hasil bersihnya adalah konversi energi listrik menjadi panas.
- Jadi, ketika baterai VR memasuki tahap siklus oksigen, baterai menjadi lebih hangat.
- Gas oksigen tidak hilang ke atmosfer
- Timbal dalam GNB diubah menjadi timah sulfat sehingga potensi NP menjadi lebih positif; ini akan mencegah evolusi hidrogen
- Untuk mengimbangi penurunan tegangan NP, pelat positif menjadi lebih positif dan lebih banyak evolusi oksigen dan korosi terjadi (sehingga tegangan float yang diterapkan tidak diubah). Oksigen yang dihasilkan akan berkurang pada NP, yang selanjutnya mengalami polarisasi sehingga menghasilkan potensi NP yang lebih positif.
Karena penarikan arus untuk rekombinasi oksigen, arus float kira-kira tiga kali lebih tinggi untuk baterai VRLA daripada produk yang dibanjiri, seperti yang telah ditunjukkan oleh Berndt [D. Berndt, Seminar dan Pameran Baterai ERA ke-5, London, Inggris, April 1988, Sesi 1, Makalah 4. 2. RF Nelson di Rand, DAJ; Moseley, PT; Garche J ; Parker, CD(Eds.) Baterai Asam Timbal yang Diatur Katup, Elsevier, New York, 2004, Bab 9 , halaman 258 et seq. ].
Tabel 4. Pengisian daya apung: Perbandingan arus pelampung, evolusi panas, dan pembuangan panas untuk baterai berventilasi dan VRLA
rincian | Sel yang kebanjiran | Sel VR | Catatan |
Tegangan mengambang per sel, Volt | 2.25 | 2.25 | Tegangan float yang sama |
Arus apung keseimbangan, mA/100 Ah | 14 | 45 | Kira-kira 3 kali lebih banyak dalam baterai VR |
Masukan energi yang setara, mW | 31,5 mW (2,25 VX 14 mA). | 101,25 mW (2,25 VX 45 mA). | Kira-kira 3 kali lebih banyak dalam baterai VR |
Panas dihilangkan melalui gas, mW | 20,72 mW (1,48 VX 14 mA). (20,7/31,5 – 66%) | 5,9 (1,48 V x 4 mA) (5,9/101,25 = 5,8% ) | Sepersepuluh dari sel yang dibanjiri |
Keseimbangan panas, mW | 31,5-20,72 = 10,78 | 101,25 – 5,9= 95,35 | |
Konversi arus muatan apung menjadi panas, persen | 10.8 | 95 | Sekitar 9 kali dalam baterai VR |
- Gassing dan tegangan pengisian
Biasanya, efisiensi siklus oksigen pada tegangan pelampung yang direkomendasikan menggabungkan kembali semua oksigen yang dihasilkan pada pelat positif menjadi air pada pelat negatif dan karenanya tidak ada atau kehilangan air yang dapat diabaikan terjadi, dan evolusi hidrogen terhambat.
Tapi, jika tegangan atau arus yang disarankan terlampaui, gas mulai terjadi. Artinya, generasi oksigen melebihi kemampuan sel untuk menggabungkan kembali gas. Dalam kasus ekstrim, baik hidrogen dan oksigen berevolusi, dan kehilangan air terjadi, disertai dengan lebih banyak panas.
Tabel 5. Emisi gas dan arus pelampung pada voltase pelampung yang berbeda dari sel VR elektrolit gel, 170 Ah
[Diadaptasi dari C&D Technologies www. cdtechno .com/pdf/ref/41_2128_0212.pdf
Gambar 17, Halaman 21]
Tegangan pengisian, Volt | Perkiraan pembangkitan gas, ml per menit | Perkiraan pembangkitan gas, ml per Ah per menit | Perkiraan arus, Ampere | Perkiraan arus, miliampere per Ahº |
< 2.35 | Nol | Nol | — | |
2.35 Gas dimulai | — | — | 0.4 | 2.35 |
2.4 | 1.5 | 0.0088 | 0.45 | 2.65 |
2.46 | 3.5 | 0.0206 | 0.6 | 3.53 |
2.51 | 10 | 0.0588 | 1.4 | 8.24 |
2.56 | 24 | 0.1412 | 3 | 17.65 |
Nilai yang dihitung
- Tegangan dan arus pengisian
Tabel 6. Tegangan mengambang vs. arus mengambang untuk baterai gel dan baterai AGM VRLA
[Diadaptasi dari C&D Technologies www. cdtechno.com /pdf/ref/41_2128_0212.pdf
Gambar 18, Halaman 22]
Tegangan mengambang (Volt) | Arus, mA per Ah | |
Baterai VR berbentuk gel | Baterai AGM VR | |
2.20 | 0.005 | 0.02 |
2.225 | 3 | 9 |
2.25 | 6 | 15 |
2.275 | 9.5 | 22 |
2.30 | 12 | 29 |
2.325 | 15 | 39 |
2.35 | 25 | 46 |
2.375 | 30 | 53 |
2.40 | 38 | 62 |
2.425 | 45 | 70 |
2.45 | 52 | 79 |
Tabel 7. Arus apung untuk baterai kalsium, gel, dan AGM VRLA yang tergenang pada suhu yang berbeda sebesar 2,3 volt per sel muatan apung
[Diadaptasi dari C&D Technologies www. cdtechno. com/pdf/ref/41_2128_0212.pdf
Gambar 19, Halaman 22]
Suhu sel, ° C | Arus, mA per Ah 20 | ||
Baterai kalsium kebanjiran | Baterai VR berbentuk gel | Baterai AGM VR | |
25 | 0.25 | 0.65 | 1.5 |
30 | 0.375 | 0.9 | 2 |
35 | 0.425 | 1.25 | 3 |
40 | 0.55 | 1.6 | 4.1 |
45 | 0.7 | 2 | 6 |
50 | 0.875 | 3.5 | 7.5 |
55 | 1.15 | 3.75 | 11.1 |
60 | 1.4 | 6 | 15 |
- Tegangan mengambang, suhu operasi, dan masa pakai
Pengisian yang berlebihan pada tegangan float yang lebih tinggi dari yang direkomendasikan akan secara drastis mengurangi masa pakai baterai. Bagan ini menunjukkan efek pada umur pengisian baterai gel yang berlebihan.
Tabel 8. Persen masa pakai sel gel vs. tegangan pengisian ulang (Tegangan yang disarankan untuk pengisian daya 2,3 hingga 2,35 V per sel)
www. eastpenn-deka. com/assets/base/0139.pdf
Isi ulang tegangan | Persen siklus hidup sel gel |
Direkomendasikan | 100 |
0,3 V lebih | 90 |
0,5 lagi | 80 |
0,7 lagi | 40 |
Ron D. Brost [Ron D. Brost, Proc. Konferensi Baterai Tahunan Ketiga Belas. Aplikasi dan Kemajuan, California Univ., Long Beach, 1998, hlm. 25-29.] telah melaporkan hasil bersepeda pada 12V
VRLA (Delphi) hingga 80% DOD pada 30, 40 dan 50 o C. Baterai mengalami pelepasan 100% pada 2 jam pada setiap 25 siklus pada 25 p C untuk menentukan kapasitas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa siklus hidup pada 30 o C adalah sekitar 475 sementara, jumlahnya turun menjadi 360 dan 135, kira-kira pada 40 dan 50 o C masing-masing.
Keterkaitan antara tegangan pelampung, suhu pelampung, dan umur
Gambar 3. Ketergantungan kehidupan pelampung pada tegangan pelampung dan suhu pelampung
[Malcolm Winter, 3 rd ERA Battery Seminar, 14 Januari 1982, London, (ERA Report No. 81-102, hlm. 3.3.1. ke
- Volume elektrolit dan kenaikan suhu selama pengisian apung
Kenaikan suhu selama pengisian adalah yang paling sedikit di sel yang dibanjiri dan paling banyak di sel AGM VR. Alasannya terletak pada volume elektrolit yang dimiliki berbagai jenis sel. Tabel berikut menggambarkan fakta ini. Karena volume elektrolit yang lebih tinggi dibandingkan dengan sel AGM, sel gel dapat menahan pelepasan yang lebih dalam.
Tabel 9. Jenis baterai dan volume relatif elektrolit
sv-zanshin .com/r/manuals/sonnenschein _gel_handbook_part1.pdf]
Sel yang tergenang, OPzS | Sel gel, sel Sonnenschein A600 | Sel AGM, Absolyte IIP | Sel gel, sel Sonnenschein A400 | Sel AGM, Marathon M, FT |
1 | 0,85 hingga 0,99 | 0,55 hingga 0,64 | — | — |
— | 1 | 0,61 hingga 0,68 | 1 | 0,56 hingga 0,73 |
— | 1,5 hingga 1,7 | 1 | 1,4 hingga 1,8 | 1 |
- Tegangan menyebar pada muatan mengambang
Penyebaran tegangan dalam rangkaian baterai VR yang dioperasikan dengan float bervariasi pada periode yang berbeda setelah pengisian float dimulai. Awalnya, ketika sel memiliki lebih banyak elektrolit daripada kondisi kelaparan, sel akan mengalami tegangan yang lebih tinggi dan sel dengan rekombinasi yang baik akan menunjukkan tegangan sel yang lebih rendah (karena penurunan potensial pelat negatif); Sel dengan volume asam yang lebih tinggi akan memiliki pelat negatif terpolarisasi yang akan menunjukkan tegangan sel yang lebih tinggi yang mengarah ke evolusi hidrogen.
Sementara jumlah dari semua tegangan sel individual sama dengan tegangan string yang diterapkan, tegangan sel individual tidak akan sama untuk semua; beberapa akan memiliki voltase yang lebih tinggi (karena kondisi tidak kelaparan dan evolusi hidrogen) daripada voltase per sel yang terkesan dan yang lainnya akan memiliki voltase yang lebih rendah (karena siklus oksigen). Sebuah contoh
fenomena ini diberikan oleh Nelson [1. RF Nelson di Rand, DAJ; Moseley, PT; Garche J ; Parker, CD(Eds.) Baterai Asam Timbal yang Diatur Katup, Elsevier, New York, 2004, Bab 9 , halaman 266 et seq . 2. RF Nelson, Prosiding Seminar Baterai Asam Timbal Internasional ke-4, San Francisco, CA, AS, 25–27 April 1990, hlm. 31–60.].
Tabel10. Data penyebaran tegangan sel individu untuk sel VR prismatik 300 Ah dalam array 48-V/600-Ah melayang pada 2,28 volt per sel.
[RF Nelson di Rand, DAJ; Moseley, PT; Garche J ; Parker, CD(Eds.) Baterai Asam Timbal yang Diatur Katup , Elsevier, New York, 2004, Bab 9 , halaman 266 et seq ]
tegangan asli | Setelah biaya float 30 hari | Setelah biaya float 78 hari | Biaya mengambang setelah 106 hari | ||||
Rentang tegangan, V | Sebaran, mV | Rentang tegangan, V | Sebaran, mV | Rentang tegangan, v | Sebaran, mV | Rentang tegangan, V | Sebaran, mV |
2.23 hingga 2.31 | 80 | 2,21 hingga 2,37 | 160 | 2,14 hingga 2,42 | 280 | 2.15 hingga 2.40 | 250 |
Dapat dilihat bahwa beberapa sel mungkin masuk ke tahap penyerangan dengan gas (2,42 V) dan beberapa lebih rendah dari tegangan terkesan 2,28 V per sel.
Beberapa penulis percaya bahwa voltase sel stabil dalam enam bulan operasi float dan variasi voltase sel akan berada dalam ±2,5% dari nilai rata-rata. Ini berarti bahwa untuk nilai rata-rata 2,3
VOLTS PER CELL, variasinya akan berada dalam kisaran 2,24 – 2,36 (yaitu, 60mV kurang atau lebih untuk operasi 2,3V). [ Hans Tuphorn, J. Sumber Daya, 40 (1992) 47-61 ]
Gambar 4. Variasi tegangan sel ke sel UPS 370V baru Baterai pelampung terisi tegangan pelampung = 2,23 Vpc
[Hans Tuphorn, J. Sumber Daya, 40 (1992) 47-61]
- Pengisian daya apung dan pentingnya mengontrol voltase sel:
Sangat penting untuk mengontrol voltase sel selama periode pengisian daya mengambang. Eksperimen dilakukan pada baterai VR telekomunikasi 48V/100Ah menggambarkan fakta ini.
Sel-sel diapungkan pada 2,3 V per sel dengan arus 0 . 4 0 . 6 mA/Ah dan suhu akhir
sel, sel pusat dan sekitarnya adalah sama). Tegangan float untuk string adalah 2,3 V x 24 sel = 55,2 V.
Tabel 11. 2,3 V Float charging baterai Telekomunikasi 48 V, baterai 100 Ah, dengan arus 0 . 4 0 . 6 mA/Ah
[Matthews, K; Papp, B, RF Nelson, dalam Sumber Daya 12 , Keily, T; Baxter, BW(eds) Sumber Daya Internasional Symp. Committee, Leatherhead, Inggris, 1989, hlm. 1 – 31.]
Tidak. sel-sel hubung singkat | Tegangan sel naik menjadi, Volts | Arus apung meningkat menjadi (mA per Ah) | Suhu sel dinaikkan sebesar, ° C | Durasi kenaikan suhu tersebut, jam | Catatan |
Satu | 2.4 (55.2 23) | 2.5 | 1 | 24 | Tidak ada kenaikan suhu |
Dua | 2.51 (55.2 22) | 11 | 5 | 24 | Kenaikan suhu minimal |
Tiga | 2.63 (55.2 21) | 50 | 12 | 24 | Mulai memasuki pelarian termal |
Empat | 2.76 (55.2 20) | 180 | 22 | 1 | Masuk ke kondisi pelarian termal. Gas H 2 S yang dihasilkan |
Data di atas menunjukkan bahwa hubungan arus pendek pada 1 atau 2 sel tidak akan menjadi bencana dari sudut pandang termal.
Asalkan sel VR tidak digunakan dalam kondisi yang kasar (misalnya, > 60 °C dan arus pengisian tinggi atau voltase mengambang lebih tinggi dari 2,4 V per sel), mereka tidak memancarkan gas H2S atau SO2. Jika gas ini diproduksi, komponen tembaga dan kuningan di sekitarnya serta bagian elektronik lainnya akan terkontaminasi dan ternoda. Oleh karena itu, penting untuk memantau voltase sel baterai pada pelampung.
- Pelarian termal
Tegangan float tinggi dan arus float menyebabkan suhu sel lebih tinggi. Oleh karena itu, ventilasi yang baik adalah suatu keharusan untuk semua jenis baterai. Ketika suhu yang dihasilkan di dalam sel VR (karena siklus oksigen dan faktor lainnya), tidak dapat dihilangkan oleh sistem sel, suhu naik. Ketika kondisi ini berlangsung lebih lama, elektrolit mengering dan kenaikan suhu karena pembentukan gas (O 2 dan H 2 ) akan menyebabkan kerusakan pada tabung sel dan dapat terjadi ledakan.
Gambar di bawah ini menunjukkan beberapa contoh hasil fenomena pelarian termal:
Gambar 5. Efek pelarian termal
[https://www. cpsiwa. com/wp-content/uploads/2017/08/14.-VRLA-Battery-White-Paper-Final-1.pdf]
- Tegangan Float Charging dan faktor percepatan korosi pelat positif
Tegangan pengisian memiliki pengaruh besar pada kehidupan VRLA seperti suhu. Laju korosi dari gelagar positif tergantung pada potensi di mana pelat dipertahankan. Gambar [ Piyali Som dan
Joe Szymborski, Proc. Conf. Baterai Tahunan ke-13 Aplikasi & Kemajuan, Jan 1998, California State Univ., Long Beach, CA hlm. 285-290] menunjukkan bahwa laju korosi grid memiliki kisaran nilai minimum yang merupakan tingkat polarisasi pelat optimum (yaitu, 40 hingga 120 mV). Tingkat polarisasi pelat ini sesuai dengan pengaturan tegangan float yang optimal. Jika tingkat polarisasi pelat positif (PPP) di bawah atau di atas tingkat optimal, laju korosi jaringan meningkat dengan cepat.
Gambar 6. Akselerasi korosi grid positif vs. polarisasi pelat positif
[Piyali Som dan Joe Szymborski, Proc. Conf. Baterai Tahunan ke-13 Aplikasi & Kemajuan, Jan
1998, California State Univ., Long Beach, CA hlm. 285-290]
- Potensi lempeng dan Polarisasi
Hubungan antara tegangan pelampung dan polarisasi pelat positif (PPP) sangat penting. Gambar 7 menunjukkan contoh tingkat polarisasi pelat positif (PPP) untuk berbagai tegangan pelampung pada empat suhu yang berbeda. Polarisasi adalah penyimpangan dari tegangan rangkaian terbuka (OCV) atau potensial keseimbangan. Jadi, ketika sel timbal-asam yang memiliki OCV 2,14 V (OCV tergantung pada kerapatan asam yang digunakan untuk mengisi baterai (OCV = berat jenis + 0,84 V) diapungkan pada tegangan 2,21 V, sel tersebut terpolarisasi oleh 2210- 2140 = 70 mV. Tingkat polarisasi pelat yang optimal berkisar antara 40 dan 120 volt mill. Tegangan float yang direkomendasikan adalah 2,30 V per sel.
Gambar 7. Contoh efek tegangan Float pada polarisasi pelat positif [Piyali Som and Joe Szymborski, Proc. 13th Conf. Baterai Tahunan Aplikasi & Kemajuan, Jan 1998, California State Univ., Long Beach, CA hlm. 285-290]
- Mengambang mengisi baterai mobil
Jika seseorang ingin mengisi baterai mobil (atau baterai starter otomotif atau SLI), ia harus menggunakan pengisi daya potensial konstan yang juga dapat mengatur batas arus. Sistem otomotif onboard dirancang untuk mengisi baterai mobil dalam mode pengisian potensial konstan yang dimodifikasi. Mode ini tidak akan pernah membiarkan baterai melebihi batas tegangan yang disetel sehingga aman.
Durasi untuk mengisi penuh aki mobil tergantung pada status pengisiannya, yaitu, apakah baterai habis penuh atau setengah habis atau habis penuh dan dibiarkan selama beberapa bulan tanpa diisi ulang.
Tergantung pada rating arus (ampere rating) dari charger dan kapasitas baterai, beberapa jam atau lebih dari 24 jam.
Misalnya, aki mobil berkapasitas 12V, 60 Ah, jika habis penuh, dapat diisi ulang dalam 25 hingga 30 jam asalkan pengisi daya tersebut mampu mengisi baterai pada 2 hingga 3 ampere.
Jika Anda tidak mengetahui kapasitas Ah, Anda dapat mengetahui kapasitas dengan beberapa metode:
- Dari label pada baterai
- Ketahui model baterai untuk mobil tertentu dari dealer.
- Dari peringkat kapasitas cadangan (RC) jika diberikan pada baterai
- Dari peringkat CCA (cold cranking ampere) jika diberikan pada baterai (Lihat Standar India atau standar baterai Starter apa pun yang memberikan peringkat RC dan CCA. Contoh IS 14257).
Dengan demikian, kita dapat menyesuaikan waktu pengisian.
Itu selalu disarankan untuk melepaskan baterai dari pengisi daya saat terisi penuh. Tegangan akan tetap konstan jika baterai terisi penuh. Juga, ammeter pada pengisi daya akan menunjukkan arus yang sangat rendah di kisaran 0,2 hingga 0,4 ampere konstan selama dua hingga tiga jam.
- Float pengisian baterai LiFePO 4
Pengisian baterai VR dan LiFePO 4 adalah baterai yang serupa dalam aspek:
- Tahap 1: Keduanya dapat memulai pengisian daya dalam mode arus konstan (CC) (input hingga 80%)
- Tahap 2: Beralih ke mode CP setelah voltase yang disetel tercapai (Pengisian penuh)
- Tahap 3: Tahap ketiga adalah trickle charge (Opsional dalam kasus sel VR dan tidak diperlukan dalam kasus sel LiFePO 4 karena risiko pengisian berlebih dan reaksi merugikan yang menyertai kedua elektroda).
Perbedaan tahap pertama untuk kedua jenis baterai tersebut adalah arus pengisiannya. Dalam kasus sel LiFePO 4 , arus dapat mencapai 1 C ampere. Tetapi dalam kasus baterai VR, disarankan maksimum 0,4 CA. Oleh karena itu, durasi tahap pertama akan sangat singkat untuk baterai LiFePO 4 , hanya satu jam. Tetapi dalam kasus baterai VR, tahap ini akan memakan waktu 2 jam pada 0,4 CA dan 9 jam pada 0,1 C A.
Seperti pada tahap pertama, tahap kedua juga membutuhkan waktu lebih sedikit dalam kasus sel LiFePO 4 (serendah 15 menit), sedangkan dibutuhkan 4 jam (0,4 CA) hingga 2 jam (0,1 CA).
Oleh karena itu secara keseluruhan, sel LiFePO 4 membutuhkan waktu sekitar 3 hingga 4 jam sementara sel VR membutuhkan waktu 6 jam (pada pengisian 0,4 CA dan 2,45 V CP) hingga 11 jam (pada pengisian daya 0,1 CA dan 2,30 V CP)
Angka 8. Pengisian tegangan konstan sel VR Panasonic pada 2,45 V dan 2,3V per sel pada arus awal yang berbeda [https://eu.industrial. panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf]
Catatan:
Kondisi Tes:
Debit: 0,05 CA debit arus konstan (laju 20 jam)
Tegangan pemutusan: 1,75 V per sel
Biaya: 2,45 V per sel —————–
2.30 V per sel ___________
Suhu: 20 ° C
Gambar 9. Profil pengisian baterai VRLA
[https://www. power-sonic. com/blog/how-to-charge-lithium-iron-phosphate-lifepo4-batteries/]
Gambar 10. Profil pengisian baterai LiFePO 4
[https://www. power-sonic.com/blog/how-to-charge-lithium-iron-phosphate -lifepo4-batteries/]
Seperti disebutkan di awal, tahap pengisian tetesan tidak diperlukan untuk sel LiFePO4 . Ini mungkin diperlukan untuk sel VR setelah periode penyimpanan beberapa bulan. Tetapi jika ada kemungkinan penggunaan, sel-sel VR dapat dikenakan biaya menetes pada 2,25 hingga 2,3 V per sel.
Sel LiFePO 4 tidak boleh disimpan pada 100% SOC dan cukup jika dikosongkan dan diisi ke 70% SOC sekali dalam 180 hari hingga 365 hari penyimpanan.
Tegangan pengisian (misalnya maksimum 4,2 V per sel) harus dikontrol dalam ± 25 hingga 50 mV per sel, tergantung pada kimia sel, ukuran sel, dan pabrikan. Arus 1C ampere diberikan pada awalnya sampai batas tegangan sel tercapai. Setelah itu, mode CP diaktifkan. Ketika tegangan maksimum didekati, arus turun dengan kecepatan tetap sampai pengisian berakhir pada arus kira-kira 0,03 C, tergantung pada impedansi sel. Dengan arus awal 1 C ampere, sel lithium-ion mencapai muatan penuh dalam 2,5 hingga 3 jam.
Beberapa pabrikan mengizinkan peningkatan arus awal menjadi 1,5 C ampere. Tetapi arus awal 2,0 C ampere umumnya tidak diizinkan oleh pabrikan, karena arus yang lebih tinggi tidak mengurangi waktu pengisian secara signifikan. [Walter A. van Schalkwijk dalam Kemajuan dalam Baterai Lithium-Ion, Walter A. van Schalkwijk dan Bruno Scrosati (Eds.), Kluwer Academic, New York, 2002, Bab 15, halaman 463 et seq. ]
Meskipun pengisian ulang dalam waktu yang sangat singkat diklaim untuk sel LiFePO 4 , perlu dicatat bahwa investasi akan sangat tinggi untuk pengisi daya semacam itu mengingat watt pengisi daya.
Secara praktis, kita dapat mengisi baterai Li-ion 100 Ah pada 100 ampere (1C ampere) sementara baterai VR yang setara dapat diisi pada maksimum 40 ampere (0,4 C ampere). Arus ujung ekor untuk sel Li adalah untuk baterai ini 3 ampere, sedangkan untuk baterai VR arus float ujung muatan akan menjadi sekitar 50 mA. Durasi pengisian keseluruhan akan menjadi 3 hingga 4 jam untuk sel Li dan sel VR, itu akan menjadi sekitar 10 jam.
Tidak perlu pengisian tetesan untuk sel Li sedangkan untuk sel VRLA, mereka mungkin memerlukan biaya tetesan setelah 3 hingga 4 bulan. Sel VR dapat disimpan pada SOC 100%, sedangkan sel Lithium harus disimpan pada SOC kurang dari 100%.
Sel Li-ion yang terisi penuh tidak boleh diisi lebih lanjut. Arus apa pun yang dipasok ke baterai Li-ion yang terisi penuh akan mengakibatkan kerusakan pada baterai. Sedikit overcharge dapat ditoleransi, tetapi kondisi ekstrim akan menyebabkan meledak dan menembak jika tidak dilindungi oleh sistem manajemen baterai (BMS)
Untuk bacaan lebih lanjut, silakan merujuk ke https://battlebornbatteries.com/charging-battleborn-lifepo4-batteries/
https://www.electronicsweekly.com/market-sectors/power/float-charging-lithium-ion-cells-2006-02/
Gambar 11. Tahapan pengisian untuk algoritma pengisian Li-ion standar
[Walter A. van Schalkwijk dalam Kemajuan dalam Baterai Lithium-Ion, Walter A. van Schalkwijk dan Bruno Scrosati (Eds.), Kluwer Academic, New York, 2002, Bab 15, halaman 464.]
- Pengisian baterai lithium ion mengambang – ion lithium tegangan mengambang
Pengisian daya mengambang tidak diperlukan untuk baterai Li-ion. Mereka juga tidak boleh disimpan dalam kondisi terisi penuh. Mereka dapat dikosongkan dan dibebankan ke 70% SOC sekali dalam 6 hingga 12 bulan jika penyimpanan lama dipertimbangkan.
pengisian daya mengambang dan pengisian daya menetes
- Apa perbedaan antara pengisian tetesan dan pengisian daya mengambang?
Trickle charging adalah biaya perawatan untuk mengisi ulang. Biaya pemeliharaan hanya mengkompensasi self-discharge. Tergantung pada usia dan kondisi baterai, kerapatan arus 40
hingga 100 mA/100 Ah kapasitas nominal mungkin diperlukan selama biaya pemeliharaan (trickle charge). Baterai ini harus diisi ulang setelah setiap debit. Setelah baterai terisi penuh, itu harus diputuskan dari pengisi daya. Jika tidak, baterai akan rusak.
Float charge adalah pengisian tegangan konstan yang terus menerus dan baterai selalu siap untuk mensuplai daya yang dibutuhkan karena selalu dalam kondisi terisi penuh.
Berapa lama Anda bisa mengapung mengisi baterai?
Tegangan muatan mengambang dijaga pada nilai yang cukup tinggi untuk mengimbangi pengosongan diri baterai dan untuk menjaga baterai dalam kondisi terisi penuh setiap saat tetapi cukup rendah untuk meminimalkan korosi pada jaringan positif. Arus muatan sangat bergantung pada profil beban. Arus akan lebih tinggi setelah pelepasan beban. Baterai tidak pernah ditagih berlebihan dalam mode ini. Saat idle untuk waktu yang lama, arus pelampung akan menjadi 200 hingga 400 mA per kapasitas 100 Ah.
Baterai tidak pernah terputus dari pengisi daya. Baterai mengapung di atas bus pengisi daya.
- Cara menghitung arus pengisian float
Pengisi daya apung memasok arus setelah merasakan tegangan baterai. Jadi, tidak perlu menghitung arus muatan mengambang. Hanya saja, arus masuk awal bisa dibatasi maksimal 0,4 C ampere. Karena muatan pelampung adalah pengisi daya potensial konstan, maka secara otomatis akan mengurangi arus ke tingkat yang diperlukan. Sebaliknya, baterai hanya akan menerima apa yang diinginkannya. Biasanya semua baterai VR melayang pada 2,3 V per sel. Baterai yang terisi penuh hanya akan menerima 0,2 hingga 0,4 A per kapasitas baterai 100 Ah.
- Perbedaan antara boost dan float charging
Boost charging adalah metode pengisian arus yang relatif tinggi yang digunakan ketika baterai yang kosong diperlukan untuk digunakan dalam keadaan darurat ketika tidak ada baterai lain yang tersedia, dan SOC tidak cukup untuk
darurat bekerja. Dengan demikian, baterai timbal-asam dapat diisi pada arus tinggi tergantung pada waktu yang tersedia dan SOC baterai. Karena pengisi daya cepat tersedia saat ini, pengisian daya tambahan sudah tidak asing lagi saat ini. Biasanya pengisi daya penguat seperti itu mulai mengisi daya pada 100A dan meruncing ke 80A. Yang terpenting suhunya tidak boleh melebihi 48-50 o C.
Muatan apung adalah muatan potensial konstan konstan pada 2,25 hingga 2,3 V per sel VR. Float charge membuat baterai siap untuk memasok daya setiap saat diperlukan. Baterai selalu dipertahankan pada tingkat ini dan setelah pemadaman listrik, pengisi daya memasok arus tinggi, yang mengecil menjadi sekitar 0,2 hingga 0,4 A per 100 Ah kapasitas baterai saat baterai terisi penuh.
- Menyerap pengisian dan pengisian mengambang
Itu pengisian arus konstan dalam mode pengisian CC-CP (IU) ketika baterai menerima sebagian besar input disebut “tahap pengisian massal ”dan muatan mode potensial-konstan selama arus berkurang disebut “tahap pengisian penyerapan ” dan tegangan pengisian mode CP ini disebut tegangan penyerapan.
Semoga artikel ini bermanfaat bagi Anda. Jika Anda memiliki saran atau pertanyaan, jangan ragu untuk menulis kepada kami. Baca pengisian daya mengambang dalam bahasa Hindi dalam menu bahasa lain. Silakan lihat tautan untuk membaca lebih lanjut tentang pengisian daya pelampung
