Bateri Bersedia & Pengecasan Terapung
Bateri yang digunakan dalam bekalan kuasa kecemasan siap sedia untuk peralatan telekomunikasi, bekalan kuasa tanpa gangguan (UPS), dsb., dicas secara berterusan (atau diapungkan) pada voltan malar bersamaan dengan OCV + x mV. Nilai x bergantung pada reka bentuk dan pengeluar Tunggu Sedia. Biasanya, nilai apungan ialah 2.23 hingga 2.30 V setiap sel. Bateri pada perkhidmatan apungan tertakluk kepada pengecasan berterusan dan dipanggil untuk berfungsi hanya sekiranya berlaku gangguan kuasa. Nilai potensi malar ini mencukupi untuk mengekalkannya dalam keadaan bercas penuh. Selain mengecas untuk mengimbangi nyahcas sebelumnya, cas potensi malar (CP) mengimbangi proses nyahcas sendiri yang berlaku apabila bateri melahu.
Bagaimanakah pengecas apungan berfungsi?
Pengecas apungan sentiasa mengecas bateri pada voltan yang telah ditetapkan tanpa mengira keadaan pengecasan. Perkakas tidak diputuskan sambungan daripada pengecas. Keadaan tempatan seperti gangguan bekalan elektrik dan suhu ambien akan dipertimbangkan untuk menentukan tetapan voltan apungan yang lebih tepat. Kapasiti adalah aspek yang paling penting dalam tetapan ini. Pengecas juga mungkin mempunyai kemudahan rangsangan untuk menyediakan bateri untuk pemadaman kuasa seterusnya di mana terdapat pemadaman kuasa yang kerap.
Syarat pengecasan ialah:
- Jenis pengecasan: Potensi malar pada 2.25 hingga 2.30 V setiap sel, dengan pampasan suhu – mV hingga – 3 mV setiap Sel
- Arus awal: Maksimum 20 hingga 40% daripada kapasiti undian
- Masa pengecasan: berterusan, tanpa mengira SOC
Sesetengah pengeluar mengatakan bahawa pengecasan bateri asid plumbum adalah paling cekap dalam julat 15-30°C dan tiada pampasan suhu diperlukan jika suhu ambien berada dalam julat 0 hingga 40°C. Jika tidak, litar pampasan suhu terbina dalam untuk meningkatkan kecekapan cas boleh dipertimbangkan. Pampasan suhu tolak 2 hingga tolak 3 mV per o C setiap sel berdasarkan 20-25°C adalah wajar.
Jadual berikut ialah panduan untuk pampasan suhu.
Jadual 1. Pampasan suhu untuk voltan apungan untuk bateri 12 V
[http:// www. eastpenn-deka.com/assets/base/0139.pdf]
|
Suhu, °C |
Voltan terapung, Volt |
|
|
Optimum |
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 |
Apakah pengecasan terapung dan pengecasan rangsangan?
Peralatan pengecasan mungkin mempunyai dua kadar caj biasanya. Mereka ialah:
- Pengecasan rangsangan pantas
- Pengecasan menitik
Kemudahan biasanya digabungkan untuk kemudahan rangsangan pantas untuk mengecas semula bateri selepas pelepasan kecemasan. Bahagian penggalak sentiasa mempunyai output sehingga 2.70 V setiap sel untuk mengecas semula bateri untuk jenis banjir dan sehingga 2.4 hingga 2.45 untuk bateri VRLA. Output cas trickle mampu mengimbangi nyahcas sendiri dan kehilangan dalaman bateri yang lain, pada paras voltan 2.25 V setiap sel. Output yang diperlukan, dari segi arus, akan bergantung pada saiz bateri.
Stesen pengecasan rak terapung
Untuk bateri yang tidak dapat dihantar selama beberapa minggu, terdapat keperluan untuk memastikan bateri dicas sepenuhnya sehingga penghantaran. Untuk bateri sedemikian, terdapat dua pilihan untuk mengecas trickle semasa menunggu di rak. Sama ada beberapa bateri disambungkan secara bersiri dan dicas pada ketumpatan arus 40 hingga 100 mA/100 Ah kapasiti nominal atau mungkin terdapat beberapa litar individu untuk mengecas setiap bateri secara berasingan. Semua bateri ini terapung dicas sedikit di atas OCV mereka seperti yang dibincangkan di atas.
Terapung mengecas bateri AGM VRLA
Pengecasan apungan bagi bateri AGM tidak berbeza daripada pengecasan apungan bateri yang dibanjiri konvensional. Tetapi terdapat beberapa perbezaan dalam pengendalian proses pengecasan apungan yang berlaku dalam kedua-dua jenis.
Bateri VRLA mempunyai rintangan dalaman yang rendah dan oleh itu boleh menerima pengecasan dengan sangat baik pada bahagian awal dalam tempoh pengecasan.
Pengecas berkemungkinan malar, dikawal voltan dan pampasan suhu ialah pengecas terbaik untuk bateri VRLA.
Voltan pengecasan apungan CP biasanya 2.25 hingga 2.30 V setiap sel. Tiada had untuk arus caj apungan. Tetapi, untuk pengecasan rangsangan pada voltan CP 14.4 hingga 14.7 untuk bateri VRLA, arus maksimum awal 30 hingga 40 peratus kapasiti terkadar dalam ampere ditetapkan oleh kebanyakan pengeluar (kedua-dua jenis banjir dan VRLA). Variasi ± 1 % pada nilai voltan apungan dan ± 3 % untuk voltan cas rangsangan ditetapkan oleh kebanyakan pengeluar.
[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]
Kesan suhu pada hayat apungan bateri VRLA
Suhu mempunyai pengaruh yang besar terhadap hayat bateri asid plumbum yang dikawal injap. Untuk setiap kenaikan 10°C dalam suhu operasi, jangka hayat dikurangkan separuh. Angka yang diberikan di bawah mengesahkan fakta ini. Hayat apungan pada 20°C adalah kira-kira 10 tahun untuk produk tertentu Panasonic. Tetapi pada suhu 30°C, hayatnya adalah kira-kira 5 tahun. Begitu juga, hayat pada 40°C adalah kira-kira 2 tahun 6 bulan[Figure 10 in https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf] .
Muka surat 6 dalam http:// news.yuasa. co.uk/wp-content/uploads/2015/05/SWL-Shortform.pdf].
Oleh itu, jika pengguna ingin mendapatkan bateri baharu, dia harus mengambil kira purata suhu ambien dan jangka hayat pada suhu tersebut. Jika dia mahu bateri bertahan selama 5 tahun pada 30 hingga 35 o C, dia harus menggunakan bateri yang direka untuk hayat 10 tahun pada 20 o C.
Rajah 1 Hayat terapung pada suhu berbeza produk VR Panasonic
https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf
Rajah 2 Hayat terapung pada suhu berbeza produk VR Yuasa (UK).
http://news.yuasa.co.uk/wp-content/uploads/2015/05/SWL-Shortform.pdf
Piawaian British 6240-4:1997, memberikan kebergantungan hidup pada suhu antara 20 dan 40°C.
Hayat kitaran bateri VRLA
Berbanding dengan hayat apungan, hayat kitaran bateri VR akan menjadi lebih pendek kerana jumlah bahan aktif yang digunakan setiap kitaran. Dalam operasi apungan, bateri dipanggil untuk membekalkan kuasa hanya apabila terdapat gangguan kuasa. Tetapi, dalam mod kitaran, bateri dinyahcas ke kedalaman nyahcas yang diperlukan ( DO D) setiap kali dan dicas serta-merta. Pelepasan ini diikuti dengan caj dipanggil “kitaran”. Hayat kitaran bergantung pada jumlah bahan yang ditukar setiap kitaran, iaitu DOD. Semakin rendah penukaran, semakin tinggi kehidupan. Jadual berikut menunjukkan hayat produk Panasonic VRLA kepada 60 % dan 80 % kapasiti akhir hayat DOD untuk tiga tahap DOD.
Jadual 2. Anggaran kitaran hayat produk Panasonic VRLA kepada 60 % dan 80 % akhir hayat DOD untuk tiga DOD pada suhu ambien 25 o C. [Diadaptasi daripada https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf Rajah di halaman 22 ]
|
DOD hingga akhir hayat |
Kitaran hayat pada 100 % DOD |
Kitaran hayat pada 50 % DOD |
Kitaran hayat pada 30 % DOD |
|
Kehidupan kepada 60% DOD |
300 |
550 |
1250 |
|
Kehidupan kepada 80% DOD |
250 |
450 |
950 |
- Suhu dan Arus apungan
Jadual 3. Apungkan arus pada 2.3 V setiap sel untuk tiga jenis sel asid plumbum pada suhu yang berbeza
[ [Diadaptasi daripada C&D Technologies https://www. cdtechno. com/pdf/ref/41_2128_0212.pdf
Rajah 19, Halaman 22]
|
|
Suhu, ° C |
Anggaran arus, mA per Ah 20 |
|
Sel kalsium yang dibanjiri |
25 |
0.25 |
|
30 |
0.35 |
|
|
40 |
0.6 |
|
|
50 |
0.9 |
|
|
60 |
1.4 |
|
|
Sel VR bergel |
25 |
0.6 |
|
30 |
0.75 |
|
|
40 |
1.5 |
|
|
50 |
3 |
|
|
60 |
6 |
|
|
Sel VR AGM |
25 |
1.5 |
|
30 |
2 |
|
|
40 |
3.5 |
|
|
50 |
8 |
|
|
60 |
15 |
- Uji kesesuaian untuk operasi apungan [ IEC 60896-21 dan 22:2004 ]
IEC memberikan prosedur ujian untuk menyemak kesesuaian sel VR untuk operasi apungan. Sel atau bateri hendaklah tertakluk kepada voltan terapung V Float yang hendaklah ditentukan oleh pengilang dalam julat tipikal 2.23 hingga 2.30 VOLTS SETIAP SEL. Voltan awal setiap sel atau bateri monoblok hendaklah diukur dan dicatat. Selepas 3 bulan, voltan setiap sel atau bateri monoblok hendaklah diukur dan dicatat. Selepas 6 bulan operasi terapung, sel atau monoblok hendaklah tertakluk kepada ujian kapasiti. Kapasiti sebenar semasa pelepasan hendaklah lebih besar daripada atau sama dengan kapasiti undian.
- Variasi voltan apungan sel-ke-sel
Disebabkan oleh pembolehubah proses yang wujud, voltan sel atau bateri individu terikat untuk berubah-ubah mengikut julat voltan kendalian apungan. Perbezaan minit dalam parameter dalaman plat seperti berat bahan aktif, keliangan bahan aktif, dan perbezaan dalam mampatan plat dan mampatan AGM, variasi dalam isipadu elektrolit, dsb. menyebabkan variasi ini. Walaupun dengan langkah kawalan kualiti yang ketat (dalam bahan dan kawalan proses dalam operasi unit), produk VR menunjukkan variasi sel-ke-sel yang mengakibatkan pengedaran voltan sel “bimodal” semasa operasi apungan.
Dalam sel konvensional dengan lebihan elektrolit yang dibanjiri, kedua-dua plat mengecas secara bebas antara satu sama lain. Gas oksigen dan hidrogen mempunyai kadar resapan yang rendah dalam larutan asid sulfurik. Gas-gas yang berkembang semasa pengecasan keluar dari sel kerana ia tidak mempunyai masa yang mencukupi untuk berinteraksi dengan plat.
Dalam sel VRLA fenomena kitaran oksigen menjadikan gambar ini kompleks. Seperti dalam kes sel yang dibanjiri, penguraian air berlaku pada plat positif; kakisan grid juga berlaku. Walaupun sesetengah gas oksigen terlepas daripada sel VR pada peringkat awal pengecasan apungan (disebabkan keadaan tidak kelaparan), penciptaan laluan gas berlaku selepas tahap tepu berkurangan daripada 90 hingga 95% awal kepada tahap yang lebih rendah.
Kini, tindak balas terbalik penguraian air yang berlaku pada plat positif mula berlaku pada plat negatif:
Penguraian air pada PP: 2H 2 O → 4H + + O 2 ↑ + 4e – ………………………. (1)
Pengurangan O 2 (= penggabungan semula O 2 ) pada NP: O 2 + 4H + + 4e – → 2H 2 O + (Haba) ..…….…. (2)
[2Pb + O 2 + 2H 2 SO 4 → 2PbSO 4 + 2H 2 O+ Haba] ..…… (3)
Perkara-perkara berikut boleh diperhatikan daripada tindak balas di atas:
- Ia dilihat bahawa hasil bersih adalah penukaran tenaga elektrik kepada haba.
- Oleh itu, apabila bateri VR memasuki peringkat kitaran oksigen, bateri menjadi lebih panas.
- Gas oksigen tidak hilang ke atmosfera
- Plumbum dalam NAM akan ditukar kepada plumbum sulfat dan oleh itu potensi NP menjadi lebih positif; ini akan mengakibatkan menghalang evolusi hidrogen
- Untuk mengimbangi penurunan voltan NP, plat positif menjadi lebih positif dan lebih banyak evolusi oksigen dan kakisan berlaku (supaya voltan apungan yang digunakan tidak diubah). Oksigen yang dihasilkan akan dikurangkan pada NP, yang selanjutnya mengalami polarisasi menghasilkan potensi yang lebih positif untuk NP.
Oleh kerana tarikan semasa untuk penggabungan semula oksigen, arus apungan adalah kira-kira tiga kali lebih tinggi untuk bateri VRLA berbanding produk yang dibanjiri, seperti yang telah ditunjukkan oleh Berndt [D. Berndt, Seminar dan Pameran Bateri ERA ke-5, London, UK, April 1988, Sesi 1, Kertas 4. 2. RF Nelson di Rand, DAJ; Moseley, PT; Garche. J ; Parker, CD(Eds.) Bateri Plumbum-Asid Dikawal Injap, Elsevier, New York, 2004, Bab 9, halaman 258 dan seterusnya. ].
Jadual 4. Pengecasan apungan: Perbandingan arus apungan, evolusi haba dan penyingkiran haba untuk bateri berventilasi dan VRLA
|
Butiran |
Sel yang dibanjiri |
Sel VR |
Kenyataan |
|
Voltan terapung setiap sel, Volt |
2.25 |
2.25 |
Voltan apungan yang sama |
|
Arus apungan keseimbangan, mA/100 Ah |
14 |
45 |
Kira-kira 3 kali lebih banyak dalam bateri VR |
|
Input tenaga 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 bateri VR |
|
Haba dikeluarkan melalui pengegasan, 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 sel yang dibanjiri |
|
Imbangan haba, mW |
31.5-20.72 = 10.78 |
101.25 – 5.9= 95.35 |
|
|
Penukaran arus cas apungan kepada haba, peratus |
10.8 |
95 |
Kira-kira 9 kali dalam bateri VR |
- Mengecas dan mengecas voltan
Biasanya, kecekapan kitaran oksigen pada voltan apungan yang disyorkan menggabungkan semula semua oksigen yang dijana pada plat positif kepada air pada plat negatif dan oleh itu tiada atau kehilangan air yang boleh diabaikan berlaku, dan evolusi hidrogen dihalang.
Tetapi, jika voltan atau arus yang disyorkan melebihi, pengegasan mula berlaku. Iaitu, penjanaan oksigen melebihi keupayaan sel untuk menggabungkan semula gas. Dalam kes yang melampau, kedua-dua hidrogen dan oksigen berkembang, dan kehilangan air berlaku, disertai dengan lebih banyak penjanaan haba.
Jadual 5. Pelepasan gas dan arus apungan pada voltan apungan berbeza sel VR elektrolit bergel, 170 Ah
[Diadaptasi daripada C&D Technologies www. cdtechno .com/pdf/ref/41_2128_0212.pdf
Rajah 17, Halaman 21]
|
Mengecas voltan, Volt |
Anggaran penjanaan gas, ml seminit |
Anggaran penjanaan gas, ml per Ah seminit º |
Anggaran arus, Amperes |
Anggaran arus, miliampere setiap Ahº |
|
< 2.35 |
tiada |
tiada |
— |
|
|
2.35 Gasing bermula |
— |
— |
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 |
º Nilai yang dikira
- Mengecas voltan dan arus
Jadual 6. Voltan apungan lwn. arus apungan untuk bateri bergel dan AGM VRLA
[Diadaptasi daripada C&D Technologies www. cdtechno.com /pdf/ref/41_2128_0212.pdf
Rajah 18, Halaman 22]
|
Voltan terapung (Volt) |
Semasa, mA per Ah |
|
|
Bateri VR bergel |
Bateri VR AGM |
|
|
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 |
Jadual 7. Arus terapung untuk bateri kalsium, gel dan AGM VRLA yang dibanjiri pada suhu berbeza untuk 2.3 volt setiap caj apungan sel
[Diadaptasi daripada C&D Technologies www. cdtechno. com/pdf/ref/41_2128_0212.pdf
Rajah 19, Halaman 22]
|
Suhu sel, ° C |
Semasa, mA setiap Ah 20 |
||
|
Bateri kalsium yang dibanjiri |
Bateri VR bergel |
Bateri VR AGM |
|
|
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 |
- Voltan terapung, suhu operasi dan hayat
Pengecasan berlebihan pada voltan apungan yang lebih tinggi daripada yang disyorkan akan mengurangkan hayat bateri secara drastik. Carta ini menunjukkan kesan ke atas hayat pengecasan berlebihan bateri gel.
Jadual 8. Peratusan kitaran hayat sel gel berbanding voltan cas semula (Voltan yang disyorkan untuk cas 2.3 hingga 2.35 V setiap sel)
www. eastpenn-deka. com/assets/base/0139.pdf
|
Voltan cas semula |
Peratus kitaran hayat sel gel |
|
Disyorkan |
100 |
|
0.3 V lebih |
90 |
|
0.5 lagi |
80 |
|
0.7 lagi |
40 |
Ron D. Brost [Ron D. Brost, Proc. Konf Bateri Tahunan Ketiga Belas. Aplikasi dan Pendahuluan, California Univ., Long Beach, 1998, hlm. 25-29.] telah melaporkan keputusan berbasikal pada 12V
VRLA (Delphi) kepada 80% DOD pada 30, 40 dan 50 o C. Bateri tertakluk kepada nyahcas 100% pada 2-j pada setiap 25 kitaran pada 25 p C untuk menentukan kapasiti. Keputusan menunjukkan bahawa hayat kitaran pada 30 o C adalah kira-kira 475 manakala, bilangannya turun kepada 360 dan 135, kira-kira pada 40 dan 50 o C masing-masing.
Perkaitan antara voltan apungan, suhu apungan dan hayat
Rajah 3. Kebergantungan hidup apungan pada voltan apungan dan suhu apungan
[Malcolm Winter, Seminar Bateri ERA ke-3, 14 Januari 1982, London, (Laporan ERA No. 81-102 , ms. 3.3.1. kepada
- Isipadu elektrolit dan kenaikan suhu semasa cas apungan
Kenaikan suhu semasa pengecasan adalah paling sedikit dalam sel yang dibanjiri dan paling tinggi dalam sel VR AGM. Sebabnya terletak pada isipadu elektrolit yang dimiliki oleh pelbagai jenis sel. Jadual berikut menggambarkan fakta ini. Oleh kerana jumlah elektrolit yang lebih tinggi berbanding dengan sel AGM, sel-sel gel boleh menahan pelepasan yang lebih dalam.
Jadual 9. Jenis bateri dan isipadu relatif elektrolit
sv-zanshin .com/r/manuals/sonnenschein _gel_handbook_part1.pdf]
|
Sel yang dibanjiri, OPzS |
Sel bergel, sel Sonnenschein A600 |
Sel AGM, Absolyte IIP |
Sel bergel, 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 |
- Penyebaran voltan pada caj apungan
Hamparan voltan dalam rentetan bateri VR kendalian apungan berbeza-beza pada tempoh berbeza selepas cas apungan bermula. Pada mulanya, apabila sel mempunyai lebih banyak elektrolit daripada keadaan kelaparan, sel akan mengalami voltan yang lebih tinggi dan mereka yang mempunyai penggabungan semula yang baik akan mempamerkan voltan sel yang lebih rendah (disebabkan oleh penurunan potensi plat negatif); Sel dengan isipadu asid yang lebih tinggi akan mempunyai plat negatif terpolarisasi yang akan mempamerkan voltan sel yang lebih tinggi yang membawa kepada evolusi hidrogen.
Walaupun jumlah semua voltan sel individu adalah sama dengan voltan rentetan yang digunakan, voltan sel individu tidak akan sama untuk semua; sesetengah akan mempunyai voltan yang lebih tinggi (disebabkan oleh keadaan tidak kebuluran dan evolusi hidrogen) daripada voltan setiap sel yang terkesan dan yang lain akan mempunyai voltan yang lebih rendah (disebabkan oleh kitaran oksigen). Satu contoh
fenomena ini diberikan oleh Nelson [1. RF Nelson di Rand, DAJ; Moseley, PT; Garche. J ; Parker, CD(Eds.) Bateri Plumbum-Asid Dikawal Injap, Elsevier, New York, 2004, Bab 9, halaman 266 dan seterusnya . 2. RF Nelson, Prosiding Seminar Bateri Asid Plumbum Antarabangsa Ke-4, San Francisco, CA, Amerika Syarikat, 25–27 April 1990, hlm. 31–60.].
Jadual10. Data hamparan voltan sel individu untuk sel VR prismatik 300 Ah dalam tatasusunan 48-V/600-Ah terapung pada 2.28 volt setiap sel.
[RF Nelson dalam Rand, DAJ; Moseley, PT; Garche. J ; Parker, CD(Eds.) Bateri Plumbum-Asid Dikawal Injap , Elsevier, New York, 2004, Bab 9 , muka surat 266 dan seterusnya ]
|
Voltan asal |
Selepas 30 hari caj apungan |
Selepas 78 hari caj apungan |
Caj apungan selepas 106 hari |
||||
|
Julat voltan, V |
Sebarkan, mV |
Julat voltan, V |
Sebarkan, mV |
Julat voltan, v |
Sebarkan, mV |
Julat voltan, V |
Sebarkan, 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 |
Ia boleh dilihat bahawa sesetengah sel mungkin pergi ke peringkat pengegasan (2.42 V) dan sebahagiannya lebih rendah daripada voltan terkesan 2.28 V setiap sel.
Sesetengah pengarang percaya bahawa voltan sel menjadi stabil dalam tempoh enam bulan operasi apungan dan variasi dalam voltan sel akan berada dalam ±2.5% daripada nilai min. Ini bermakna bagi nilai min 2.3
VOLTS PER SEL, variasi akan berada dalam julat 2.24 – 2.36 (iaitu, 60mV kurang atau lebih untuk operasi 2.3V). [ Hans Tuphorn, J. Power Sources, 40 (1992) 47-61 ]
Rajah 4. Variasi sel kepada voltan sel apungan Bateri UPS 370V baharu yang dicas dengan voltan apungan = 2.23 Vpc
[Hans Tuphorn, J. Sumber Kuasa, 40 (1992) 47-61]
- Pengecasan apungan dan kepentingan mengawal voltan sel:
Ia sangat penting untuk mengawal voltan sel semasa tempoh caj apungan. Eksperimen dijalankan pada bateri VR telekomunikasi 48V/100Ah menggambarkan fakta ini.
Sel-sel itu diapungkan pada 2.3 V setiap sel dengan arus 0 . 4 − 0 . 6 mA/Ah dan suhu hujungnya
sel, sel tengah dan persekitaran adalah sama). Voltan apungan untuk rentetan ialah 2.3 V x 24 sel = 55.2 V.
Jadual 11. 2.3 V Pengecasan apungan bagi bateri Telekomunikasi 48 V, bateri 100 Ah, dengan arus 0 . 4 − 0 . 6 mA/Ah
[Matius, K; Papp, B, RF Nelson, dalam Sumber Kuasa 12 , Keily, T; Baxter, BW(eds) Simptom Sumber Kuasa Antarabangsa. Jawatankuasa, Leatherhead, England, 1989, hlm. 1 – 31.]
|
Tidak. sel-sel litar pintas |
Voltan sel meningkat kepada, Volt |
Arus apungan meningkat kepada (mA per Ah) |
Suhu sel dinaikkan sebanyak, ° C |
Tempoh untuk peningkatan suhu tersebut, jam |
Kenyataan |
|
satu |
2.4 (55.2 ÷ 23) |
2.5 |
1 |
24 |
Tiada kenaikan suhu |
|
dua |
2.51 (55.2 ÷ 22) |
11 |
5 |
24 |
Kenaikan suhu minimum |
|
tiga |
2.63 (55.2 ÷ 21) |
50 |
12 |
24 |
Mula memasuki pelarian termal |
|
Empat |
2.76 (55.2 ÷ 20) |
180 |
22 |
1 |
Masuk ke dalam keadaan pelarian haba. Gas H 2 S terhasil |
Data di atas menunjukkan bahawa litar pintas 1 atau 2 sel tidak akan membawa bencana dari sudut pandangan terma.
Dengan syarat bahawa sel VR tidak digunakan dalam keadaan kesat (cth, > 60°C dan arus pengecasan tinggi atau voltan terapung lebih tinggi daripada 2.4 V setiap sel), ia tidak mengeluarkan gas H2S atau SO2. Jika gas ini dihasilkan, komponen kuprum dan loyang di sekeliling serta bahagian elektronik lain akan tercemar dan tercemar. Oleh itu, adalah penting untuk memantau voltan sel bateri pada apungan.
- Larian haba
Voltan apungan tinggi dan arus apungan membawa kepada suhu sel yang lebih tinggi. Oleh itu, pengudaraan yang baik adalah satu kemestian untuk semua jenis bateri. Apabila suhu yang dihasilkan di dalam sel VR (disebabkan oleh kitaran oksigen dan faktor lain), tidak dapat dilesapkan oleh sistem sel, suhu meningkat. Apabila keadaan ini berterusan untuk tempoh yang lebih lama, elektrolit kering dan kenaikan suhu akibat penjanaan gas (O 2 dan H 2 ) akan menyebabkan kerosakan pada balang sel dan pecah mungkin berlaku.
Angka yang diberikan di bawah menunjukkan beberapa contoh keputusan fenomena pelarian haba:
Rajah 5. Kesan pelarian haba
[https://www. cpsiwa. com/wp-content/uploads/2017/08/14.-VRLA-Battery-White-Paper-Final-1.pdf]
- Voltan pengecasan Terapung dan faktor pecutan kakisan plat positif
Voltan pengecasan mempunyai pengaruh yang besar pada hayat VRLA sebagai suhu. Kadar kakisan bagi tali positif bergantung pada potensi di mana plat dikekalkan. Rajah [ Piyali Som dan
Joe Szymborski, Proc. Konf. Bateri Tahunan Ke-13 Aplikasi & Pendahuluan, Jan 1998, California State Univ., Long Beach, CA ms 285-290] menunjukkan bahawa kadar kakisan grid mempunyai julat nilai minimum yang merupakan tahap polarisasi plat optimum (iaitu, 40 hingga 120 mV). Tahap polarisasi plat ini sepadan dengan tetapan voltan apungan yang optimum. Jika paras polarisasi plat positif (PPP) berada di bawah atau di atas paras optimum, kadar kakisan grid meningkat dengan cepat.
Rajah 6. Pecutan kakisan grid positif berbanding polarisasi plat positif
[Piyali Som dan Joe Szymborski, Proc. Konf. Bateri Tahunan Ke-13 Permohonan & Pendahuluan, Jan
1998, California State Univ., Long Beach, CA ms 285-290]
- Keupayaan plat dan Polarisasi
Hubungan antara voltan apungan dan polarisasi plat positif (PPP) adalah sangat penting. Rajah 7 menunjukkan contoh aras polarisasi plat positif (PPP) untuk pelbagai voltan apungan pada empat suhu berbeza. Polarisasi ialah sisihan daripada voltan litar terbuka (OCV) atau potensi keseimbangan. Oleh itu, apabila sel asid plumbum yang mempunyai OCV 2.14 V (OCV bergantung pada ketumpatan asid yang digunakan untuk mengisi bateri (OCV = graviti tentu + 0.84 V) diapungkan pada voltan 2.21 V, ia dipolarisasi oleh 2210- 2140 = 70 mV. Tahap polarisasi plat optimum berkisar antara 40 dan 120 volt kilang. Voltan apungan yang disyorkan ialah 2.30 V setiap sel.
Rajah 7. Contoh kesan voltan terapung pada polarisasi plat positif [Piyali Som dan Joe Szymborski, Proc. 13ke Konf. Bateri Tahunan Aplikasi & Pendahuluan, Jan 1998, California State Univ., Long Beach, CA ms 285-290]
- Terapung mengecas bateri kereta
Jika seseorang ingin mengecas bateri kereta (atau bateri pemula automotif atau SLI), dia harus menggunakan pengecas berpotensi malar yang juga boleh menetapkan had semasa. Sistem automotif onboard direka untuk mengecas bateri kereta dalam mod pengecasan berpotensi malar yang diubah suai. Mod ini tidak akan membenarkan bateri melebihi had voltan yang ditetapkan dan jadi ia selamat.
Tempoh untuk mengecas sepenuhnya bateri kereta bergantung pada keadaan pengecasannya, iaitu, sama ada bateri telah dinyahcas sepenuhnya atau separuh dinyahcas atau dinyahcas sepenuhnya dan dibiarkan selama beberapa bulan tanpa dicas semula.
Bergantung pada penilaian semasa (kadaran ampere) pengecas dan kapasiti bateri, beberapa jam atau lebih daripada 24 jam.
Contohnya, bateri kereta berkapasiti 12V, 60 Ah, jika dinyahcas sepenuhnya, boleh dicas semula dalam 25 hingga 30 jam dengan syarat pengecas mampu mengecas bateri pada 2 hingga 3 ampere.
Jika anda tidak mengetahui kapasiti Ah, anda boleh mengetahui kapasiti dengan beberapa kaedah:
- Daripada label pada bateri
- Ketahui model bateri untuk kereta tersebut daripada peniaga.
- Daripada kadaran kapasiti simpanan (RC) jika diberikan pada bateri
- Daripada rating CCA (cold cranking ampere) jika diberikan pada bateri (Rujuk Indian Standard atau mana-mana standard bateri Starter yang memberikan rating RC dan CCA. Contoh IS 14257).
Sehubungan itu, kita boleh melaraskan masa pengecasan.
Ia sentiasa dinasihatkan untuk memutuskan sambungan bateri daripada pengecas apabila ia dicas sepenuhnya. Voltan akan kekal malar jika bateri dicas sepenuhnya. Juga, ammeter pada pengecas akan menunjukkan arus yang sangat rendah dalam julat pemalar 0.2 hingga 0.4 ampere selama dua hingga tiga jam.
- Terapung mengecas bateri LiFePO 4
Pengecasan bateri VR dan LiFePO 4 adalah bateri yang serupa dalam aspek:
- Peringkat 1: Kedua-duanya boleh memulakan pengecasan dalam mod arus malar (CC) (sehingga 80 % input)
- Peringkat 2: Beralih ke mod CP setelah voltan yang ditetapkan dicapai (Caj penuh)
- Peringkat 3: Peringkat ketiga ialah cas titisan (Pilihan dalam kes sel VR dan tidak diperlukan dalam kes sel LiFePO 4 kerana risiko cas berlebihan dan tindak balas yang memudaratkan yang disertakan pada kedua-dua elektrod).
Perbezaan pada peringkat pertama untuk kedua-dua jenis bateri ialah arus pengecasan. Dalam kes sel LiFePO 4 , arus boleh setinggi 1 C ampere. Tetapi dalam kes bateri VR, maksimum 0.4 CA disyorkan. Oleh itu, tempoh peringkat pertama akan menjadi sangat singkat dalam kes bateri LiFePO 4 , serendah satu jam. Tetapi dalam kes bateri VR, peringkat ini akan mengambil masa 2 jam pada 0.4 CA dan 9 jam pada 0.1 C A.
Seperti pada peringkat pertama, peringkat kedua juga mengambil masa yang lebih singkat dalam kes sel LiFePO 4 (serendah 15 minit), manakala ia mengambil masa 4 jam (0.4 CA) hingga 2 jam (0.1 CA).
Oleh itu secara keseluruhan, sel LiFePO 4 mengambil masa kira-kira 3 hingga 4 jam manakala sel VR mengambil masa 6 jam (pada cas 0.4 CA dan 2.45 V CP) hingga 11 jam (pada cas 0.1 CA dan 2.30 V CP)
Rajah 8. Caj voltan malar sel VR Panasonic pada 2.45 V dan 2.3V setiap sel pada arus permulaan yang berbeza [https://eu.industrial. panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf]
Nota:
Keadaan ujian:
Nyahcas: 0.05 CA nyahcas semasa malar (kadar 20 jam)
Voltan pemotongan: 1.75 V setiap sel
Caj: 2.45 V setiap sel —————–
2.30 V setiap sel ___________
Suhu: 20°C
Rajah 9. Profil pengecasan bateri VRLA
[https://www. power-sonic. com/blog/cara-mengecas-lithium-besi- fosfat-lifepo4-bateri/]
Rajah 10. Profil pengecasan bateri LiFePO 4
[https://www. power-sonic.com/blog/how-to-charge-lithium-iron-phosphate -lifepo4-batteries/]
Seperti yang dinyatakan pada mulanya, peringkat pengecasan titisan tidak diperlukan untuk sel LiFePO 4 . Ia mungkin diperlukan untuk sel VR selepas tempoh penyimpanan selama beberapa bulan. Tetapi jika digunakan pada bila-bila masa, sel-sel VR boleh dicas pada 2.25 hingga 2.3 V setiap sel.
Sel LiFePO 4 tidak boleh disimpan pada 100 % SOC dan sudah memadai jika ia dilepaskan dan dicaj kepada 70 % SOC sekali dalam 180 hari hingga 365 hari penyimpanan.
Voltan pengecasan (contohnya 4.2 V setiap sel maksimum) hendaklah dikawal dalam ± 25 hingga 50 mV setiap sel, bergantung pada kimia sel, saiz sel dan pengilang. Arus 1C ampere digunakan pada mulanya sehingga had voltan sel dicapai. Selepas itu mod CP dihidupkan. Apabila voltan maksimum didekati, arus turun pada kadar yang stabil sehingga pengecasan ditamatkan pada arus kira-kira 0.03 C, bergantung kepada impedans sel. Dengan arus awal 1 C ampere, sel litium-ion mencapai cas penuh dalam 2.5 hingga 3 jam.
Sesetengah pengeluar membenarkan peningkatan arus awal kepada 1.5 C ampere. Tetapi arus awal 2.0 C ampere biasanya tidak dibenarkan oleh pengeluar, kerana arus yang lebih tinggi tidak mengurangkan masa pengecasan dengan ketara. [Walter A. van Schalkwijk dalam Kemajuan dalam Bateri Litium-Ion, Walter A. van Schalkwijk dan Bruno Scrosati (Eds.), Kluwer Academic, New York, 2002, Ch 15, halaman 463 et seq. ]
Walaupun pengecasan masa yang sangat singkat dituntut untuk sel LiFePO 4 , perlu diingatkan bahawa pelaburan akan menjadi sangat tinggi untuk pengecas sedemikian memandangkan watt pengecas.
Dari segi praktikal, kita boleh mengecas bateri Li-ion 100 Ah pada 100 ampere (1C ampere) manakala bateri VR yang setara boleh dicas pada maksimum 40 amperes (0.4 C ampere). Arus hujung ekor untuk sel Li adalah untuk bateri ini 3 ampere, manakala untuk bateri VR, arus apungan akhir cas ialah kira-kira 50 mA. Tempoh pengecasan keseluruhan ialah 3 hingga 4 jam untuk sel Li dan sel VR, kira-kira 10 jam.
Tidak perlu caj trickle untuk sel Li manakala untuk sel VRLA, ia mungkin memerlukan caj trickle selepas 3 hingga 4 bulan. Sel VR boleh disimpan pada 100 % SOC, manakala sel Litium mesti disimpan pada kurang daripada 100 % SOC.
Sel Li-ion yang dicas penuh tidak boleh dicas lagi. Sebarang arus yang dibekalkan kepada bateri Li-ion yang dicas penuh akan mengakibatkan kerosakan pada bateri. Sedikit cas berlebihan boleh diterima, tetapi keadaan melampau akan menyebabkan pecah dan terbakar jika tidak dilindungi oleh sistem pengurusan bateri (BMS)
Untuk bacaan lanjut sila rujuk https://battlebornbatteries.com/charging-battleborn-lifepo4-batteries/
https://www.electronicsweekly.com/market-sectors/power/float-charging-lithium-ion-cells-2006-02/
Rajah 11. Peringkat pengecasan untuk algoritma pengecasan Li-ion standard
[Walter A. van Schalkwijk dalam Kemajuan dalam Bateri Lithium-Ion, Walter A. van Schalkwijk dan Bruno Scrosati (Eds.), Kluwer Academic, New York, 2002, Ch 15, halaman 464.]
- Terapung mengecas bateri litium ion – apungan voltan litium ion
Pengecasan apungan tidak diperlukan untuk bateri Li-ion. Mereka juga tidak sepatutnya disimpan dalam keadaan yang dicas sepenuhnya. Mereka boleh dilepaskan dan dicaj kepada 70 % SOC sekali dalam 6 hingga 12 bulan jika penyimpanan lama dijangkakan.
pengecasan terapung dan pengecasan titisan
- Apakah perbezaan antara pengecasan trickle dan pengecasan terapung?
Pengecasan Trickle ialah caj penyelenggaraan untuk menambah caj. Caj penyelenggaraan memberi pampasan hanya untuk pelepasan sendiri. Bergantung pada umur dan keadaan bateri, ketumpatan arus 40
hingga 100 mA/100 Ah kapasiti nominal mungkin diperlukan semasa pengecasan penyelenggaraan (cas trickle). Bateri ini perlu dicas semula selepas setiap pelepasan. Sebaik sahaja bateri dicas sepenuhnya, ia harus diputuskan sambungan daripada pengecas. Jika tidak, bateri akan rosak.
Caj apungan ialah cas voltan malar berterusan dan bateri sentiasa bersedia untuk membekalkan kuasa yang diperlukan kerana ia sentiasa dalam keadaan dicas penuh.
Berapa lama anda boleh mengecas bateri?
Voltan cas terapung dikekalkan pada nilai yang cukup tinggi untuk mengimbangi nyahcas sendiri bateri dan untuk mengekalkan bateri dalam keadaan yang dicas penuh pada setiap masa tetapi cukup rendah untuk meminimumkan hakisan grid positif. Arus cas bergantung pada tahap yang besar pada profil beban. Arus akan menjadi lebih tinggi selepas penumpahan beban. Bateri tidak pernah dicas berlebihan dalam mod ini. Apabila melahu untuk masa yang lama, arus apungan akan menjadi 200 hingga 400 mA setiap kapasiti 100 Ah.
Bateri tidak pernah diputuskan sambungan daripada pengecas. Bateri terapung melintasi bas pengecas.
- Bagaimana untuk mengira arus pengecasan terapung
Pengecas apungan membekalkan arus selepas mengesan voltan bateri. Jadi, tidak perlu mengira arus cas apungan. Hanya, seseorang boleh mengehadkan arus masuk awal kepada maksimum 0.4 C ampere. Memandangkan cas apungan ialah pengecas berpotensi malar, ia akan secara automatik mengurangkan arus ke tahap yang diperlukan. Sebaliknya, bateri hanya akan menerima apa yang dikehendakinya. Biasanya semua bateri VR diapungkan pada 2.3 V setiap sel. Bateri yang dicas sepenuhnya akan menerima hanya 0.2 hingga 0.4 A setiap kapasiti bateri 100 Ah.
- Perbezaan antara pengecasan rangsangan dan apungan
Pengecasan Boost ialah kaedah pengecasan arus yang agak tinggi yang digunakan apabila bateri yang dinyahcas diperlukan untuk digunakan dalam kecemasan apabila tiada bateri lain tersedia, dan SOC tidak mencukupi untuk
kecemasan berfungsi. Oleh itu, bateri asid plumbum boleh dicas pada arus tinggi bergantung pada masa yang ada dan SOC bateri. Memandangkan pengecas pantas tersedia pada masa kini, pengecasan rangsangan sudah biasa hari ini. Biasanya pengecas rangsangan tersebut mula mengecas pada 100A dan tirus kepada 80A. Perkara yang paling penting ialah suhu tidak boleh melebihi 48-50 o C.
Caj apungan ialah cas potensi berterusan berterusan pada 2.25 hingga 2.3 V setiap sel VR. Caj apungan memastikan bateri bersedia untuk membekalkan kuasa pada bila-bila masa yang diperlukan. Bateri sentiasa dikekalkan pada tahap ini dan selepas pemadaman kuasa, pengecas membekalkan arus tinggi, yang mengecil kepada kira-kira 0.2 hingga 0.4 A setiap kapasiti bateri 100 Ah apabila bateri dicas sepenuhnya.
- Serap pengecasan dan pengecasan terapung
The pengecasan arus malar dalam mod pengecasan CC-CP (IU) apabila bateri menerima kebanyakan input dipanggil “peringkat pengecasan pukal ” dan cas mod berpotensi malar di mana arus mengecil dipanggil “peringkat pengecasan penyerapan ” dan voltan pengecasan mod CP ini dipanggil voltan serapan.
Semoga artikel ini bermanfaat untuk anda. Jika anda mempunyai cadangan atau soalan sila berasa bebas untuk menulis kepada kami. Baca pengecasan apungan dalam bahasa Hindi dalam menu bahasa lain. Sila lihat pautan untuk bacaan lanjut mengenai pengecasan apungan
