Carregamento da bateria, da maneira certa!
Uma bateria é um dispositivo eletroquímico que armazena energia em uma estrutura quimicamente ligada e libera a energia na forma de elétrons resultantes das reações de descarga química da bateria. O carregamento da bateria fornece os elétrons para reformar as ligações químicas que são armazenadas nos materiais ativos da bateria. Esta é a verdadeira carga de bateria de todos os produtos químicos, incluindo os mencionados neste blog: chumbo-ácido, níquel-hidreto metálico, níquel-cádmio e variantes de lítio-íon. Neste blog, vamos discutir os melhores procedimentos de carregamento para baterias de 12 volts.
Como regra geral, existem três tipos principais de cobrança:
– Tensão Constante (CV)
– Corrente constante (CC)
– Potência constante (carga cónica)
Todos os perfis de carregamento e todos os equipamentos de carregamento utilizam variantes, muitas vezes em combinação, destes métodos básicos.
A taxa de carga da bateria depende do número de electrões que fluem por segundo (corrente) para a bateria. A velocidade do fluxo elétrico como a da luz é fixa, portanto, para aumentar a taxa de carga, a densidade da corrente ou o número de amperes que fluem por segundo tem que aumentar. Se a força que empurra os elétrons para dentro da AM é aumentada, ou seja, a voltagem, então o fluxo de elétrons é aumentado. Volts mais altos = mais amperes.
A tensão e a resistência interna dos diferentes tipos de bateria dependem da sua química e as tensões de carga variam de acordo com ela. Neste blog, vamos considerar a bateria de chumbo-ácido, bateria de iões de lítio, bateria de níquel-cádmio e a química da bateria de níquel-hidreto metálico.
A começar pelo chumbo-ácido, podemos descrever as reacções químicas que armazenam e descarregam electrões, descritas como a “Teoria do Duplo Sulfato”.
- PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O……………………………………..eq. 1
Nesta reacção o electrólito, ácido sulfúrico diluído, é convertido em água à medida que reage com as placas positivas e negativas durante a descarga. A placa negativa é oxidada, uma vez que desiste de elétrons para formar sulfato de chumbo e a positiva é reduzida de óxido de chumbo para sulfato de chumbo, uma vez que aceita elétrons para converter dióxido de chumbo em sulfato de chumbo. Durante este tempo a produção de água provoca a diluição do eletrólito ácido e uma redução na diferença de potencial entre as placas. Isto produz um SG de electrólito mais baixo e uma tensão de bateria mais baixa. Ao carregar a bateria, isto é invertido. Estes dois parâmetros, a tensão da bateria e o electrólito SG, são portanto medidas do estado de carga de uma bateria de chumbo-ácido.
O carregamento de uma bateria de chumbo-ácido de 12 volts requer uma tensão superior à tensão de repouso da bateria quando totalmente carregada, que normalmente está entre 12,60 e 12:84 para uma nova bateria inundada e 12:84 a 13,08 para uma nova bateria VRLA. Existem quatro variações básicas de baterias de chumbo-ácido: placa plana inundada, tubular inundada e as versões VRLA que são AGM (placa plana) e GEL (principalmente tubular). Os tipos de bateria, suas aplicações e métodos de carga associados são apresentados na Tabela 1.
| Tipo de Bateria | Método de carregamento normal da bateria |
|---|---|
| Bateria de chumbo-ácido de placa plana tipo alagada método de carga | Carregamento com corrente constante Corrente constante/carga cone de tensão constante Carregamento cone de tensão constante |
| Método de carga por inundação da placa tubular da bateria de chumbo ácido | Carregamento com corrente constante Corrente constante/carga cone de tensão constante Carregamento cone de tensão constante |
| Método de carga da bateria VRLA de chumbo ácido (AGM SMF) | Corrente constante / Carga de tensão constante Carga de tensão constante Corrente constante / carga de tensão constante com pulso |
| Gel tubular ácido de chumbo VRLA método de carregamento da bateria | Corrente constante / Carga de tensão constante Carga de tensão constante Corrente constante / carga de tensão constante com pulso |
| Método de carregamento da bateria de níquel-cádmio | Corrente constante lenta com temporizador sem controle Corrente constante com corte de dT/dT Corrente constante com corte de -dV/dT |
| Método de carregamento da bateria de iões de lítio | Corrente constante com corte de corrente final Corrente constante com corte de tensão Tensão constante com corte de corrente final |
Tabela 1 – diferentes tipos de baterias e os métodos relevantes de carregamento de baterias de diferentes tipos de produtos químicos de bateria
- CC = corrente constante
- CV = tensão constante
- dT/dt = inclinação da temperatura
- -dV/dt – inclinação de tensão negativa
Os métodos de cobrança listados, são descritos a seguir:
- Carga de corrente constante
Neste tipo de carregamento, a voltagem aumenta à medida que a carga da bateria se completa. A corrente é limitada a um valor que mantém a tensão e a temperatura da bateria a níveis baixos. Geralmente, há um temporizador para desligar o carregador para evitar a gaseificação excessiva e a perda de água e reduzir a corrosão positiva da rede. 1a. Este método de carregamento é inadequado para baterias de chumbo-ácido seladas ou de baixa manutenção inundadas.
- Tensão constante, carga cónica de corrente limitada
Com uma carga de tensão limitada, o problema da evolução do gás é minimizado ou mesmo erradicado. Na Fig.1b vemos que a voltagem atinge um pico, geralmente entre 13,38 e 14,70 volts para uma bateria de 12 volts. É evidente que a corrente diminui rapidamente quando a tensão de carga máxima é atingida. Este tipo de cobrança geralmente leva muito tempo devido aos baixos níveis de corrente na última fase de cobrança. É geralmente utilizado para UPS ou energia em standby onde existem longos períodos de carga.
- Carga cónica
Esta é a forma mais simples do carregador, geralmente baseado em transformador, que dá uma saída constante de energia, ou seja, watts. A corrente cai à medida que a voltagem aumenta, o que mantém uma entrada de energia constante para a bateria. A figura 1c mostra uma curva típica onde a corrente de cauda é desligada à medida que a tensão da bateria aumenta. O FME traseiro também aumenta com o SOC do estado de carga, o que significa que a corrente cairá para níveis muito baixos, uma vez que a bateria não é capaz de consumir mais energia.
- Este tipo de carregador não é adequado para baterias seladas de chumbo-ácido sem manutenção, pois a quantidade de gás gerada depende da voltagem da bateria. Neste caso, poderiam ser atingidas tensões de carga de até 16 ou 17 volts, o que provocaria uma grave evolução do gás e abriria a válvula de alívio de pressão com subsequente perda de água.
- Corrente de dois estágios e carga limitada de tensão
Outro perfil de carga popular é mostrado na Fig. 1d. Com isso, a tensão pode subir na fase a granel até atingir a tensão de gaseamento. A corrente cai então para um nível fixo baixo para reduzir a tensão que gradualmente sobe para o nível de gaseamento. Geralmente, há um corte de tempo ligado ao tempo inicial de carregamento da fase a granel. Isto permite um período de gaseamento fixo e uma entrada ampere-hora fixa com base no estado de carga da bateria
- Carga a granel limitada por voltagem com pulso de corrente constante equalizador.
Fig. 2 é uma representação de um método de carga de pulso comum. Isto é geralmente benéfico para os utilizadores de baterias VRLA que têm um tempo limitado para recarregar totalmente as suas baterias. Neste método, há uma fase CC e uma fase CV onde a maior parte da carga é aplicada.
- O pulso é geralmente uma explosão de corrente de 10 a 20 segundos com restrição de tensão seguida por uma pausa de até alguns minutos. Como a tensão fica atrás da corrente, que tem uma duração limitada, ela não atinge os níveis de pico antes de morrer. Desta forma, a evolução dos gases é restrita e o tempo de pausa entre os pulsos de corrente permite que os gases se recombinem na água, evitando o ressecamento.
Os comentários até agora têm sido dirigidos às baterias de chumbo-ácido. O carregamento de baterias de iões de lítio, NiCd e NiMH requer algoritmos de carregamento de baterias diferentes dos de uma bateria de chumbo-ácido. Começando com a bateria de íons de lítio, o ponto imediato a observar é que existem diferentes tensões de carga para diferentes catodos de íons de lítio. A Lithium-ion -FePO4 opera a 3. 2V por célula enquanto uma Li-Co é 4,3v por célula. Isto significa que você não pode usar o mesmo carregador para as duas baterias.
No entanto, o princípio geral é o mesmo para todos os tipos de baterias de iões de lítio e bastante diferente de uma bateria de chumbo-ácido. Como não há reação química durante os processos de carga e descarga, a transferência é rápida a taxas muito altas limitadas pela saída do carregador ou pelo BMS (Battery Management System). Tipicamente, entre 0,1C e 1C em corrente constante com um corte de tensão são comuns. A figura 3 mostra um perfil de carga típico para uma célula de íon-lítio. O período de carga também pode ser finalizado quando uma corrente mínima é atingida em torno de 2-3% do valor do ampere 1C.
NiMH e NiCd também têm padrões de cobrança diferentes e respostas muito diferentes à cobrança, tanto para outros ministérios químicos como um para o outro. A figura 4 mostra um padrão de carga típico para ambos os Ni-Cad (a) e NiMH (b). Embora ambas as variantes de níquel tenham a mesma tensão de repouso e de operação, a tensão de carga pode variar consideravelmente. Um carregador para ambos os tipos não pode depender da tensão como mecanismo de terminação de carga. Por este motivo, os carregadores utilizam simplesmente um carregador de corrente constante de um ou dois estágios com uma terminação baseada no tempo, na inclinação da tensão e na mudança de inclinação da temperatura. O exame das características da carga mostra que há aumento de temperatura e queda simultânea da tensão de resposta quando a carga atinge 100% de conclusão.
Estas características são utilizadas para determinar o fim da carga. Como a voltagem absoluta varia com a temperatura e é diferente para ambos os tipos de célula. O início da inclinação da tensão negativa (-dV/dt) ou o aumento rápido da inclinação da temperatura (dT/dt), são as características mais comumente utilizadas. Se for utilizado um método de temporização, a corrente deve ser muito baixa para evitar sobrecargas e perdas de oxigénio. Em alguns casos, particularmente com células ou baterias fora de equilíbrio, é melhor descarregar a 0,9-1,0 volts por célula antes de carregar usando o método do temporizador.
Como funciona um carregador de bateria?
Todos os carregadores consomem corrente alternada (CA) e convertem-na em corrente contínua. No processo, haverá algumas ondulações AC que precisam ser mantidas a menos de 3%. Alguns dos carregadores de bateria no mercado têm recursos para filtrar as ondulações, que de outra forma prejudicariam a bateria durante o carregamento. Em qualquer caso, é melhor utilizar a alimentação trifásica, já que a corrente monofásica tem uma ondulação de 10 %.
Todos os carregadores consomem corrente alternada (CA) e convertem-na em corrente contínua. No processo, haverá algumas ondulações AC que precisam ser mantidas a menos de 3%. Alguns dos carregadores de bateria no mercado têm recursos para filtrar as ondulações, que de outra forma prejudicariam a bateria durante o carregamento. Em qualquer caso, é melhor utilizar a alimentação trifásica, já que a corrente monofásica tem uma ondulação de 10 %.
Carregador de tensão constante
A tensão constante permite que a corrente total do carregador de bateria flua para dentro da bateria até que a fonte de alimentação atinja a sua tensão predefinida. A corrente será então afunilada a um valor mínimo uma vez atingido esse nível de tensão. A bateria pode ser deixada ligada ao carregador de bateria até estar pronta para ser usada e permanecerá nessa “voltagem flutuante”, carga trickle para compensar a auto-descarga normal da bateria.
Tensão constante de corrente constante
Tensão constante / corrente constante (CVCC) é uma combinação dos dois métodos acima. O carregador limita a quantidade de corrente a um nível predefinido até que a bateria atinja um nível de tensão predefinido. A corrente é então reduzida à medida que a bateria fica totalmente carregada. A bateria de chumbo-ácido utiliza o método de carga de tensão constante de corrente (CC/CV). Uma corrente regulada eleva a tensão terminal até atingir o limite superior da tensão de carga, altura em que a corrente cai devido à saturação.
Diferentes tipos de carregadores de bateria
A tecnologia existente de carregamento de bateria baseia-se em microprocessadores (chips de computador) para recarregar, utilizando 3 passos de carregamento regulado. Estes são os “carregadores inteligentes”. Estes estão prontamente disponíveis. As três etapas da carga da bateria de chumbo-ácido são as principais entradas de corrente para conversão, e a carga flutuante num período contínuo. É necessária uma taxa de equalização periódica para manter a uniformidade. Use as recomendações do fabricante da bateria sobre procedimentos de carregamento e voltagens ou um carregador controlado por microprocessador de qualidade para manter a capacidade e a vida útil da bateria.
Os “carregadores inteligentes” são perfilados com a tecnologia de carregamento contemporânea em mente, e também tiram informações da bateria para proporcionar o máximo benefício de carga com o mínimo de observação.
VRLA – Gel e baterias AGM requerem diferentes configurações de tensão. Isto é para evitar a gaseificação e a secagem. O processo de recombinação de oxigênio em uma bateria de chumbo-ácido regulado por válvula (VRLA) requer um ajuste de voltagem mais baixo para evitar a evolução do hidrogênio e o ressecamento da célula.
A tensão máxima de carga para baterias Gel é de 14,1 ou 14,4 volts, que é inferior às necessidades de uma bateria tipo VRLA húmida ou AGM para uma carga completa. Exceder esta tensão em uma bateria de Gel pode causar bolhas no gel eletrolítico e danos permanentes.
A corrente nominal para os carregadores de bateria recomenda o dimensionamento do carregador a uma corrente máxima de 25% da capacidade da bateria. Algumas baterias especificam 10% da capacidade É mais seguro usar uma corrente mais baixa, embora demore mais tempo.
Um método de carga de corrente constante – tensão constante (CCCV) é uma boa opção. Uma corrente constante aumenta a tensão terminal até atingir o limite superior da tensão de carga, momento em que a corrente cai devido à saturação. O tempo de carga é de 12-16 horas e mais (36 horas) para grandes baterias estacionárias. A bateria de chumbo-ácido é mais lenta e não pode ser carregada tão rapidamente como outros sistemas de bateria. Com o método CCCV, as baterias chumbo-ácido são carregadas em três etapas, [1] carga de corrente constante, [2] tensão constante e [3] carga de flutuação após a conclusão da carga.
A carga de corrente constante aplica a maior parte da carga e ocupa aproximadamente metade do tempo de carga necessário; a carga de topo continua com uma corrente de carga mais baixa e fornece saturação, e a carga de flutuação contínua compensa a perda causada pela auto-descarga. Durante a carga de corrente constante, a bateria carrega até cerca de 70% em 5-8 horas; os 30% restantes são preenchidos com Tensão Constante que dura mais 7-10 horas. A carga do flutuador na terceira etapa mantém a bateria com carga total.
Carregando a bateria, você pode sobrecarregar a bateria de 12V?
Em todos estes químicos, a sobrecarga pode criar danos ou riscos de segurança. No caso das baterias de chumbo ácido, as tensões de sobrecarga são limitadas e o excesso de corrente é dissipado na quebra de água, na libertação de hidrogénio e oxigénio e na criação de calor. O aumento da corrente não irá aumentar a tensão, irá aumentar a taxa de gaseificação e perda de água e causar um aumento de temperatura. É tolerada alguma sobrecarga, especialmente quando é necessária a equalização da célula ou da bateria.
Para baterias de iões de lítio, a sobrecarga é difícil devido à BMS incorporada na bateria. Isto cortará a alimentação de corrente assim que a tensão de terminação for atingida, ou a temperatura se torna demasiado alta. Esta é uma precaução necessária, pois as células de iões de lítio contêm um electrólito volátil que será libertado a temperaturas mais elevadas. É o vapor do electrólito que se incendeia nas baterias de iões de lítio, tornando a sobrecarga muito perigosa. As baterias NiCad e NiMH não devem ser sobrecarregadas, pois perderão oxigénio e, portanto, electrólito, mesmo que sejam as versões seladas.
Existem vários indicadores do SOC de uma bateria: a tensão de repouso medida nos seus terminais, a gravidade específica do electrólito (baterias abertas inundadas) ou o valor da impedância. Eles são diferentes para cada química de bateria, e por esta razão, é melhor olhar para cada tipo separadamente:
1. Chumbo-ácido.
Gravidade específica.
A reação das placas com ácido sulfúrico na carga e na descarga determina a relação entre o ácido e a água em uma célula.
Quando carregado a concentração de ácido sulfúrico é alta, quando descarregado é menor (eq. 1). Como a densidade do ácido é 1,84 e a da água é 1 a gravidade específica, o SG do eletrólito aumenta ao carregar e diminui ao descarregar.
A reacção tem uma relação de primeira ordem, o que significa que a alteração na concentração é linear, pelo que a medição do SG dá uma indicação directa do SOC da bateria, Fig. 5.
Uma nota de precaução: isto não se aplica quando a carga da bateria está em curso e na fase de carga a granel, ou de pré-gaseificação. Sem a agitação do eletrólito, o ácido mais denso produzido em carga afundará, deixando a maior parte do eletrólito mais diluído até atingir uma tensão de 2,4 volts por célula. A partir deste ponto, o gás evoluído nas placas criará uma ação agitadora para misturar o ácido.
Tensão de repouso: Esta pode ser uma indicação de SOC e relacionada com a gravidade específica da célula na seguinte relação:
- Volts de descanso = SG + 0.84 …………………………………………………………..eq 2
Como exemplo, uma célula de 2V com uma gravidade específica de 1.230 terá uma tensão de repouso de 1.230 + 0.84 = 2.07 volts
O uso desta relação pode dar uma indicação razoavelmente precisa do SOC da bateria, no entanto, baterias diferentes têm faixas operacionais diferentes para o SG e, portanto, a condição superior de carga de um SG VRLA poderia ser 1,32 em comparação com um SG OPzS com um SG superior de 1,28. A temperatura também afeta o SG e, portanto, a voltagem da célula. O efeito da temperatura na tensão do circuito aberto é dado na Tabela 2.
Outro fator é que as baterias recém-carregadas têm uma alta concentração de ácido junto às placas devido à formação de ácido sulfúrico sobre uma carga. É por isso que a tensão após o carregamento permanece alta por algum tempo, talvez até 48 horas antes de assentar a um valor consistente. A menos que uma descarga curta seja feita para a bateria, então ela tem que descansar para permitir a equalização da concentração do ácido antes de fazer uma leitura de tensão.
Ferramentas necessárias para a medição SOC
Estes consistem em um voltímetro CC ou um multímetro para as medições de tensão e um hidrômetro para a leitura da gravidade específica.
Para células inundadas, além de um teste de descarga, o hidrômetro é o melhor método para determinar o estado de carga. O uso de um hidrômetro requer alguma prática e deve ser feito com muito cuidado. O procedimento é colocar a bateria em uma posição adequada para que a leitura do hidrômetro possa ser feita ao nível dos olhos (Fig. 6 acima).
Para baterias seladas, não é possível usar um hidrômetro, portanto uma medição dos volts restantes é a única opção. Este método é aplicável tanto a baterias seladas como a baterias de chumbo ácido inundadas.
Para isso, o multímetro deve ser ajustado a uma tensão máxima apropriada para garantir que ele possa ler mais de 12 volts, mas também produzir pelo menos 2 casas decimais de precisão. Usando o eq. 2, a tensão pode ser usada após o ajuste de temperatura, para estimar o SG e, portanto, o SOC da bateria, desde que o valor SG do fabricante para a bateria totalmente carregada seja conhecido.
Em ambos os casos de utilização de tensão ou um hidrômetro para medir o estado de carga, SOC, é necessário aplicar uma compensação de temperatura. A tabela 2, fornecida pela BCI, fornece os ajustes apropriados para as leituras do hidrômetro e do medidor de tensão.
Tabela 2 Compensação para leituras de gravidade e tensão específicas do electrólito com temperatura
| Temperatura do electrólito Fahrenheit (°F) | Temperatura do electrólito Celsius (°C) | Adicionar ou Subtrair à leitura SG do Hydrometer | Adicionar ou Subtrair à Leitura do Voltímetro Digital |
|---|---|---|---|
| 160° | 71.1° | +.032 | +.192 V |
| 150° | 65.6° | +.028 | +.168 V |
| 140° | 60.0° | +.024 | +.144 V |
| 130° | 54.4° | +.020 | +.120 V |
| 120° | 48.9° | +.016 | +.096 V |
| 110° | 43.3° | +.012 | +.072 V |
| 100° | 37.8° | +.008 | +.048 V |
| 90° | 32.2° | +.004 | +.024 V |
| 80° | 26.7° | 0 | 0 V |
| 70° | 21.1° | -.004 | -.024 V |
| 60° | 15.6° | -.008 | -.048 V |
| 50° | 10° | -.012 | -.072 V |
| 40° | 4.4° | -.016 | -.096 V |
| 30° | -1.1° | -.020 | -.120 V |
| 20° | -6.7° | -.024 | -.144 V |
| 10° | -12.2° | -.028 | -.168 V |
| 0° | -17.6° | -.032 | -.192 V |
2. Li-ion, NiMH e NiCd.
Para todos estes ministérios químicos, a medição SOC apresenta sérios desafios. Todos têm uma curva de descarga muito plana com uma diferença de tensão muito pequena entre o estado totalmente carregado e o estado descarregado. As reacções de carga e descarga dentro das células de NiCd e NiMH não alteram sensivelmente o SG do electrólito e todos os químicos de iões de lítio funcionam com células completamente seladas. Isso torna quase impossível a verificação estática ou aleatória de uma bateria em serviço, certamente para um usuário não-profissional. O actual estado da arte, as medidas SOC para estes químicos são baseadas em leituras dinâmicas feitas durante o seu funcionamento.
Podem ser baseados na contagem ampere-hora, na resposta de tensão às correntes de descarga ou mesmo em impulsos de corrente constante. Os equipamentos de medição são normalmente incorporados em dispositivos caros ou sofisticados, como veículos eléctricos ou máquinas industriais, onde é necessário conhecer o tempo de funcionamento disponível. Em equipamentos menos sofisticados, como ferramentas eléctricas manuais, reparar na paragem ou funcionamento menos rápido da ferramenta é a única indicação disponível.
Existem espectrômetros de impedância disponíveis comercialmente que medem a impedância interna de uma bateria para prever o seu estado de carga. Estes dispositivos dependem de um algoritmo baseado no teste de centenas de baterias em vários estados de carga e de várias idades para prever o SOC. Os resultados são específicos para a química e idade de uma determinada bateria. Quanto mais testes tiverem sido feitos para tornar o algoritmo mais preciso o algoritmo.
Enquanto carrega a bateria, você pode sobrecarregar uma bateria?
No entanto, você decide medir o estado de carga, existem regras que se aplicam a todos os tipos de bateria. Estes são para evitar a descarga excessiva de uma bateria que pode causar danos às células individuais, fazendo com que estas entrem em marcha-atrás, mesmo com tensões negativas. A sobrecarga é menos nítida, pois no caso do ácido de chumbo é por vezes necessário fazê-lo para igualizar células ou baterias individuais num banco. No entanto, a sobrecarga excessiva leva à gaseificação com perda de água e corrosão das placas positivas, ambas reduzindo a vida útil da bateria.
Para baterias à base de níquel a perda de água é o problema mais comum, levando novamente à redução da vida operacional. No caso da química do lítio, geralmente é impossível sobrecarregar devido ao BMS incorporado que corta automaticamente a entrada de corrente a uma tensão pré-estabelecida. Em alguns projetos, há um fusível embutido que evita a sobrecarga. No entanto, isto normalmente torna a bateria irreversivelmente inoperacional.
Carregamento da bateria, sobrecarga, como evitá-la?
A decisão de recarregar uma bateria depende das circunstâncias de uso e do grau da descarga. Como regra geral para todas as farmácias, a bateria não deve ficar abaixo de 80% de DOD a fim de maximizar a sua vida operacional. Isto significa que o SOC final da bateria deve ser calculado desde o ponto de medição até ao final do seu funcionamento diário. Se, por exemplo, o SOC for 40% no início da operação e utilizar 70% da sua capacidade até ao final da operação, então a bateria deve ser recarregada antes de permitir a sua continuação.
Para tomar esta decisão é necessário determinar a capacidade restante ou o tempo de funcionamento remanescente de uma bateria. Isto não é simples, pois a capacidade da bateria é determinada pela taxa de descarga. Quanto maior for a taxa de descarga, menor será a capacidade disponível. As baterias de chumbo ácido são muito susceptíveis a isso, como mostrado na Fig.8.
As baterias à base de iões de lítio e NiCd têm capacidades reduzidas com taxas de descarga mais elevadas, mas não são tão pronunciadas como o ácido de chumbo. Fig. 9 mostra o efeito de 3 diferentes taxas de descarga na capacidade disponível de uma bateria de NiMH. Neste caso, 0,2C (tarifa por 5 horas), 1C (tarifa por 1 hora) e 2C (tarifa por 1/2 hora).
Em todos os casos o perfil de tensão permanece muito plano, mas a um nível reduzido até ao final do período de descarga, quando a tensão desaba repentinamente.
Carregamento da bateria - cálculo dos tempos de carga e descarga da bateria
Cálculo dos tempos de carga e descarga da bateria
Para estabelecer o tempo de descarga de qualquer bateria em um determinado estado de carga, a corrente puxada e a capacidade da bateria a uma determinada taxa de descarga deve ser conhecida. O tempo de operação pode ser aproximadamente calculado usando uma regra geral para cada química de bateria.
O conhecimento da capacidade efetiva a uma determinada taxa de descarga permitirá prever o tempo de execução da seguinte forma:
Capacidade padrão da bateria (ampère-hora) = C
Corrente de descarga (amperes) = D
Fator de descarga = D/C = N
Taxa de descarga (amperes) = NF
Capacidade à taxa de descarga D (ampère-hora) = CN
Tempo de descarga para uma bateria totalmente carregada (horas) = CN /D
Usando a estimativa do estado da carga como uma porcentagem, o tempo de execução pode ser calculado:
Tempo de funcionamento = % estado de carga x CN /(100xD) = horas
O cálculo do tempo de carga é complexo, pois depende do estado de carga da bateria, do tipo de bateria, da saída do carregador e do tipo de carregador. É necessário conhecer o estado de carga da bateria para determinar as ampere-horas que precisam ser colocadas na bateria para recarregá-la. O ritmo a que isso acontece depende da classificação do carregador e de como ele é carregado. Claramente uma bateria de iões de lítio pode ser recarregada em algumas horas a partir de uma carga completamente descarregada, se o carregador tiver potência suficiente.
Uma bateria selada de chumbo-ácido com limitação na saída do carregador levará muito mais tempo devido à restrição de tensão e à corrente reduzida na fase de gaseamento. Uma vez determinado o estado da carga, você pode calcular quantas ampere-horas são necessárias para ser colocado de volta na bateria. Conhecer as características do carregador ajudará a fazer o cálculo do tempo com base na taxa a que este irá carregar tendo em conta o padrão de carga utilizado.
Outro fator é a temperatura ambiente (condições meteorológicas) que afeta a tensão de carga e a corrente puxada pelo carregador. Temperaturas mais altas diminuirão a tensão de carga, mas também aumentarão a corrente puxada. Para baterias em carga flutuante, é necessário aplicar uma compensação de voltagem com temperatura. Microtex pode aconselhar sobre o ajuste necessário onde as temperaturas variam significativamente dos 25°C padrão.
Palavras finais sobre o carregamento da bateria!
O carregamento correto da bateria e o conhecimento do seu estado de carga não é simples. Muitas vezes as baterias são compradas sem nenhum conselho ou serviço de backup do fornecedor. É por isso que é importante comprar de um fornecedor respeitável que coloca a satisfação do cliente em primeiro lugar. Para aconselhamento sobre qualquer manutenção ou instalação de carregamento de bateria, a melhor forma de actuação é contactar um fornecedor profissional de confiança.
Como sempre, a Microtex, um fabricante internacional de baterias de longa data com um registo de satisfação do cliente sem falhas, está sempre disponível para ajudar. São uma das poucas empresas que tem o conhecimento e os produtos para fornecer e reparar baterias para praticamente todas as aplicações industriais e de consumo. Se o seu carregamento de bateria deixar a sua bateria descarregada, contacte as pessoas que não o fizerem.
Para todo o carregamento da bateria, importa
entre em contacto com a Microtex.
