แบตเตอรี่สแตนด์บายและการชาร์จแบบลอยตัว
แบตเตอรี่ที่ใช้ในแหล่งจ่ายไฟฉุกเฉินสำรองสำหรับอุปกรณ์โทรคมนาคม เครื่องสำรองไฟฟ้า (UPS) ฯลฯ จะถูกชาร์จอย่างต่อเนื่อง (หรือลอย) ที่แรงดันคงที่เท่ากับ OCV + x mV ค่าของ x ขึ้นอยู่กับการออกแบบและผู้ผลิตสแตนด์บาย โดยปกติ ค่าทศนิยมจะอยู่ที่ 2.23 ถึง 2.30 V ต่อเซลล์ บริการแบตเตอรี่แบบลอยตัวต้องชาร์จอย่างต่อเนื่องและถูกเรียกให้ทำงานเฉพาะในกรณีที่ไฟฟ้าขัดข้องเท่านั้น ค่าศักย์คงที่นี้เพียงพอที่จะรักษาให้อยู่ในสภาพที่มีประจุเต็ม นอกเหนือจากการชาร์จเพื่อชดเชยการคายประจุครั้งก่อน ประจุศักย์คงตัว (CP) จะชดเชยกระบวนการคายประจุเองที่เกิดขึ้นเมื่อแบตเตอรี่ไม่ได้ใช้งาน
เครื่องชาร์จโฟลตทำงานอย่างไร
เครื่องชาร์จลูกลอยจะชาร์จแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่องด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าโดยไม่คำนึงถึงสถานะของการชาร์จ เครื่องไม่ได้ตัดการเชื่อมต่อจากเครื่องชาร์จ สภาวะในพื้นที่ เช่น ไฟฟ้าดับและอุณหภูมิแวดล้อม จะได้รับการพิจารณาเพื่อตัดสินใจเกี่ยวกับการตั้งค่าแรงดันไฟแบบลอยตัวที่แม่นยำยิ่งขึ้น ความจุเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของการตั้งค่านี้ ที่ชาร์จอาจมีอุปกรณ์เพิ่มกำลังเพื่อเตรียมแบตเตอรี่สำหรับการปิดเครื่องครั้งต่อไปซึ่งมีการจ่ายไฟบ่อยครั้ง
เงื่อนไขการชาร์จคือ:
- ประเภทการชาร์จ: ศักย์คงที่ที่ 2.25 ถึง 2.30 V ต่อเซลล์ โดยมีการชดเชยอุณหภูมิ – mV ถึง – 3 mV ต่อเซลล์
- กระแสไฟเริ่มต้น: สูงสุด 20 ถึง 40% ของความจุที่กำหนด
- เวลาในการชาร์จ: ต่อเนื่องโดยไม่คำนึงถึง SOC
ผู้ผลิตบางรายกล่าวว่าการชาร์จแบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีประสิทธิภาพสูงสุดในช่วง 15-30°C และไม่จำเป็นต้องมีการชดเชยอุณหภูมิหากอุณหภูมิแวดล้อมอยู่ในช่วง 0 ถึง 40°C มิเช่นนั้นอาจพิจารณาวงจรชดเชยอุณหภูมิในตัวเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการชาร์จ การชดเชยอุณหภูมิเป็นลบ 2 ถึงลบ 3 mV ต่อ o C ต่อเซลล์โดยอิงจาก 20-25°C เป็นที่ต้องการ
ตารางต่อไปนี้เป็นแนวทางสำหรับการชดเชยอุณหภูมิ
ตารางที่ 1. การชดเชยอุณหภูมิแรงดันลอยสำหรับแบตเตอรี่ 12 V
[http://www. eastpenn-deka.com/assets/base/0139.pdf]
อุณหภูมิ °C | แรงดันลอย, โวลต์ | |
เหมาะสมที่สุด | ขีดสุด | |
≥ 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 |
การชาร์จแบบลอยตัวและการชาร์จแบบเร่งความเร็วคืออะไร?
อุปกรณ์ชาร์จอาจมีการคิดค่าบริการสองอัตราตามปกติ พวกเขาคือ:
- การชาร์จแบบเร่งความเร็ว
- การชาร์จแบบหยด
โดยปกติแล้ว สิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆ จะถูกรวมไว้สำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกแบบเร่งความเร็วสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ใหม่หลังจากการคายประจุฉุกเฉิน ส่วนบูสเตอร์มีเอาต์พุตสูงสุด 2.70 V ต่อเซลล์เสมอสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่สำหรับประเภทน้ำท่วม และสูงสุด 2.4 ถึง 2.45 สำหรับแบตเตอรี่ VRLA เอาต์พุตการชาร์จแบบหยดสามารถชดเชยการคายประจุเองและความสูญเสียภายในอื่นๆ ของแบตเตอรี่ที่ระดับแรงดันไฟฟ้า 2.25 V ต่อเซลล์ เอาต์พุตที่ต้องการในแง่ของกระแสจะขึ้นอยู่กับขนาดของแบตเตอรี่
แท่นชาร์จแบบลอยตัว
สำหรับแบตเตอรี่ที่ไม่สามารถจัดส่งได้เป็นเวลาหลายสัปดาห์ จำเป็นต้องเก็บแบตเตอรี่ไว้จนเต็มจนกว่าจะมีการจัดส่ง สำหรับแบตเตอรี่ดังกล่าว มีสองตัวเลือกสำหรับการชาร์จแบบหยดเมื่อรออยู่ในชั้นวาง มีการเชื่อมต่อแบตเตอรี่หลายก้อนเป็นอนุกรมและชาร์จที่ความหนาแน่นกระแสไฟที่ความจุ 40 ถึง 100 mA/100 Ah หรืออาจมีวงจรแยกกันหลายวงจรเพื่อชาร์จแบตเตอรี่แต่ละก้อนแยกกัน แบตเตอรี่ทั้งหมดเหล่านี้ถูกชาร์จแบบลอยตัวที่ระดับ OCV เล็กน้อยตามที่กล่าวไว้ข้างต้น
ชาร์จแบตเตอรี่ AGM VRLA แบบลอยตัว
การชาร์จ แบตเตอรี่ AGM แบบลอยตัวไม่แตกต่างจากการชาร์จแบบลอยตัวของแบตเตอรี่แบบปกติ แต่การทำงานของกระบวนการชาร์จแบบลอยตัวในทั้งสองแบบมีความแตกต่างกันหลายประการ
แบตเตอรี่ VRLA มีความต้านทานภายในต่ำ ดังนั้นจึงสามารถรับการชาร์จได้ดีมากในช่วงเริ่มต้นของระยะเวลาการชาร์จ
เครื่องชาร์จแบบปรับแรงดันไฟฟ้าและแบบชดเชยอุณหภูมิที่มีศักย์ไฟฟ้าคงที่เป็นเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ VRLA ที่ดีที่สุด
แรงดันการชาร์จ CP float ปกติ 2.25 ถึง 2.30 V ต่อเซลล์ ไม่มีการจำกัดกระแสประจุแบบลอยตัว แต่สำหรับการเพิ่มการชาร์จที่แรงดันไฟฟ้า CP ที่ 14.4 ถึง 14.7 สำหรับแบตเตอรี่ VRLA กระแสไฟสูงสุดเริ่มต้นที่ 30 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ของความจุที่กำหนดเป็นแอมแปร์นั้นกำหนดโดยผู้ผลิตส่วนใหญ่ (ทั้งแบบน้ำท่วมและประเภท VRLA) ผู้ผลิตส่วนใหญ่กำหนดความแปรผัน ± 1 % ของค่าแรงดันลอยและ ± 3 % สำหรับแรงดันประจุบูสต์
[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]
ผลกระทบของอุณหภูมิต่ออายุการลอยตัวของแบตเตอรี่ VRLA
อุณหภูมิมีอิทธิพลอย่างมากต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่กรดตะกั่วที่ควบคุมด้วยวาล์ว สำหรับอุณหภูมิการทำงานที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 10°C อายุขัยเฉลี่ยจะลดลงครึ่งหนึ่ง ตัวเลขที่ระบุด้านล่างยืนยันข้อเท็จจริงนี้ อายุการใช้งานของลูกลอยที่ 20°C คือประมาณ 10 ปีสำหรับผลิตภัณฑ์เฉพาะของ Panasonic แต่ที่อุณหภูมิ 30°C อายุขัยประมาณ 5 ปี ในทำนองเดียวกัน อายุขัยที่ 40°C ประมาณ 2 ปี 6 เดือน[Figure 10 in https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf] .
หน้าที่ 6 ใน http://news.yuasa co.uk/wp-content/uploads/2015/05/SWL-Shortform.pdf].
ดังนั้นหากผู้บริโภคต้องการซื้อแบตเตอรี่ก้อนใหม่ เขาควรคำนึงถึงอุณหภูมิแวดล้อมโดยเฉลี่ยและอายุการใช้งานที่อุณหภูมินั้นด้วย ถ้าเขาต้องการให้แบตเตอรี่มีอายุการใช้งาน 5 ปีที่ 30 ถึง 35 o C เขาควรจะเลือกแบตเตอรี่ที่ออกแบบมาให้มีอายุการใช้งาน 10 ปีที่ 20 o C
รูปที่ 1 ชีวิตลอยตัวที่อุณหภูมิต่างๆ ของผลิตภัณฑ์ Panasonic VR
https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf
รูปที่ 2 ชีวิตลอยตัวที่อุณหภูมิต่างๆ ของผลิตภัณฑ์ VR ของ Yuasa (UK)
http://news.yuasa.co.uk/wp-content/uploads/2015/05/SWL-Shortform.pdf
British Standard 6240-4: 1997 ให้ชีวิตขึ้นอยู่กับอุณหภูมิระหว่าง 20 ถึง 40°C
อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ VRLA
เมื่อเทียบกับอายุการใช้งานแบบลอยตัว อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ VR จะสั้นลงเนื่องจากปริมาณของวัสดุที่ใช้งานต่อรอบ ในการทำงานแบบลอยตัว แบตเตอรี่จะถูกเรียกให้จ่ายไฟเฉพาะเมื่อไฟฟ้าขัดข้องเท่านั้น แต่ในโหมดวนรอบ แบตเตอรี่จะถูกคายประจุจนถึงระดับความลึกที่ต้องการ ( DO D) ทุกครั้งและชาร์จทันที การปลดปล่อยนี้ตามด้วยประจุนี้เรียกว่า “วัฏจักร” อายุการใช้งานของวงจรขึ้นอยู่กับปริมาณของวัสดุที่แปลงต่อรอบ กล่าวคือ DOD ยิ่งการกลับใจต่ำเท่าไร ชีวิตก็จะยิ่งสูงขึ้น ตารางต่อไปนี้แสดงอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ Panasonic VRLA ถึง 60% และ DOD ที่สิ้นสุดอายุการใช้งาน 80% สำหรับ DOD สามระดับ
ตารางที่ 2 วงจรชีวิตโดยประมาณของผลิตภัณฑ์ Panasonic VRLA ถึง 60% และ DOD ที่สิ้นสุดอายุการใช้งาน 80% สำหรับ DOD สามตัวที่อุณหภูมิแวดล้อม 25 o C [ดัดแปลงจาก https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf รูปในหน้า 22 ]
DOD ถึงจุดจบของชีวิต | วงจรชีวิตที่ 100% DOD | วงจรชีวิตที่ 50% DOD | วงจรชีวิตที่ 30% DOD |
ชีวิตถึง 60% DOD | 300 | 550 | 1250 |
ชีวิตถึง 80% DOD | 250 | 450 | 950 |
- อุณหภูมิและกระแสลอยตัว
ตารางที่ 3 กระแสไฟลอยตัวที่ 2.3 V ต่อเซลล์ สำหรับเซลล์ตะกั่ว-กรดสามประเภทที่อุณหภูมิต่างกัน
[ [ดัดแปลงจาก C&D Technologies https://www. ซีดีเทคโน com/pdf/ref/41_2128_0212.pdf
รูปที่ 19 หน้า 22]
| อุณหภูมิ ° C | กระแสไฟโดยประมาณ mA ต่อ Ah 20 |
เซลล์แคลเซียมที่ถูกน้ำท่วม | 25 | 0.25 |
30 | 0.35 | |
40 | 0.6 | |
50 | 0.9 | |
60 | 1.4 | |
เจล VR เซลล์ | 25 | 0.6 |
30 | 0.75 | |
40 | 1.5 | |
50 | 3 | |
60 | 6 | |
AGM VR Cells | 25 | 1.5 |
30 | 2 | |
40 | 3.5 | |
50 | 8 | |
60 | 15 |
- ทดสอบความเหมาะสมในการใช้งานแบบลอยตัว [ IEC 60896-21 และ 22:2004 ]
IEC ให้ขั้นตอนการทดสอบเพื่อตรวจสอบความเหมาะสมของเซลล์ VR สำหรับการใช้งานแบบลอยตัว เซลล์หรือแบตเตอรี่จะต้องได้รับแรงดันลอยตัวของ V Float ซึ่งผู้ผลิตจะต้องระบุในช่วงปกติ 2.23 ถึง 2.30 VOLTS ต่อเซลล์ จะต้องวัดและสังเกตแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นของแต่ละเซลล์หรือแบตเตอรี่โมโนบล็อก หลังจาก 3 เดือน จะต้องวัดและบันทึกแรงดันไฟฟ้าของแต่ละเซลล์หรือแบตเตอรี่โมโนบล็อก หลังจาก 6 เดือนของการดำเนินการแบบลอยตัว เซลล์หรือโมโนบล็อกจะต้องผ่านการทดสอบความจุ ความจุจริงในการปล่อยต้องมากกว่าหรือเท่ากับความจุที่กำหนด
- ความผันแปรของแรงดันโฟลตเซลล์ต่อเซลล์
เนื่องจากตัวแปรกระบวนการโดยธรรมชาติ แรงดันไฟฟ้าของแต่ละเซลล์หรือแบตเตอรี่จะแปรผันตามช่วงของแรงดันการทำงานแบบลอย ความแตกต่างเพียงเล็กน้อยในพารามิเตอร์ภายในของเพลต เช่น น้ำหนักของวัสดุออกฤทธิ์ ความพรุนของวัสดุออกฤทธิ์ และความแตกต่างของการอัดแผ่นและการบีบอัด AGM การแปรผันของปริมาตรของอิเล็กโทรไลต์ ฯลฯ ทำให้เกิดความผันแปรนี้ แม้จะมีขั้นตอนการควบคุมคุณภาพที่เข้มงวด (ทั้งในวัสดุและการควบคุมกระบวนการในการทำงานของหน่วย) ผลิตภัณฑ์ VR จะแสดงความผันแปรระหว่างเซลล์กับเซลล์ส่งผลให้มีการกระจายแรงดันไฟฟ้าของเซลล์แบบ “bimodal” ระหว่างการทำงานแบบลอยตัว
ในเซลล์ทั่วไปที่มีอิเล็กโทรไลต์มากเกินไป เพลตทั้งสองจะชาร์จอย่างอิสระจากกัน ก๊าซออกซิเจนและไฮโดรเจนมีอัตราการแพร่ต่ำในสารละลายกรดซัลฟิวริก ก๊าซมีวิวัฒนาการในระหว่างการชาร์จออกจากเซลล์เนื่องจากไม่มีเวลาเพียงพอที่จะโต้ตอบกับเพลต
ในเซลล์ VRLA ปรากฏการณ์วัฏจักรออกซิเจนทำให้ภาพนี้ซับซ้อน เช่นเดียวกับกรณีของเซลล์ที่ถูกน้ำท่วม การสลายตัวของน้ำจะเกิดขึ้นบนจานบวก การกัดกร่อนของกริดก็เกิดขึ้นเช่นกัน แม้ว่าก๊าซออกซิเจนบางส่วนจะหลบหนีออกจากเซลล์ VR ในระยะแรกของการชาร์จแบบลอยตัว (เนื่องจากสภาวะที่ไม่หิวโหย) การสร้างเส้นทางของก๊าซจะเกิดขึ้นหลังจากระดับความอิ่มตัวลดลงจากระดับเริ่มต้น 90 เป็น 95 % เป็นระดับที่ต่ำกว่า
ตอนนี้ ปฏิกิริยาย้อนกลับของการสลายตัวของน้ำซึ่งเกิดขึ้นบนเพลตบวกเริ่มเกิดขึ้นบนเพลตลบ:
การสลายตัวของน้ำบน PP: 2H 2 O → 4H + + O 2 ↑ + 4e – ………………………. (1)
การลด O 2 (= O 2 การรวมตัวใหม่) บน NP: O 2 + 4H + + 4e – → 2H 2 O + (ความร้อน) ..…….…. (2)
[2Pb + O 2 + 2H 2 SO 4 → 2PbSO 4 + 2H 2 O+ ความร้อน] ..…… (3)
ประเด็นต่อไปนี้สามารถสังเกตได้จากปฏิกิริยาข้างต้น:
- จะเห็นว่าผลสุทธิคือการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อน
- ดังนั้น เมื่อแบตเตอรี่ VR เข้าสู่ช่วงวงจรออกซิเจน แบตเตอรี่จะอุ่นขึ้น
- ก๊าซออกซิเจนไม่สูญเสียสู่ชั้นบรรยากาศ
- ตะกั่วใน NAM จะถูกแปลงเป็นตะกั่วซัลเฟต ดังนั้นศักยภาพของ NP จึงเป็นบวกมากขึ้น ซึ่งจะส่งผลให้เกิดการป้องกันการวิวัฒนาการของไฮโดรเจน
- เพื่อชดเชยแรงดันไฟ NP ที่ลดลง แผ่นขั้วบวกจะกลายเป็นค่าบวกมากขึ้นและเกิดการวิวัฒนาการของออกซิเจนและการกัดกร่อนมากขึ้น (เพื่อไม่ให้แรงดันลูกลอยที่ใช้ไปไม่เปลี่ยนแปลง) ออกซิเจนที่ผลิตได้จะลดลงใน NP ซึ่งทำให้เกิดโพลาไรเซชันมากขึ้นส่งผลให้มีศักยภาพในเชิงบวกมากขึ้นสำหรับ NP
เนื่องจากกระแสดึงสำหรับการรวมตัวของออกซิเจน กระแสลอยจะสูงกว่าแบตเตอรี่ VRLA ประมาณสามเท่าเมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์ที่ถูกน้ำท่วมตามที่ Berndt [D. Berndt, การสัมมนาและนิทรรศการแบตเตอรี่ ERA ครั้งที่ 5, ลอนดอน, สหราชอาณาจักร, เมษายน 1988, เซสชั่น 1, กระดาษ 4 2. RF Nelson ในแรนด์ DAJ; โมสลีย์ PT; การ์เช่. เจ ; Parker, CD(Eds.) Valve-Regulated Lead-Acid Batteries, Elsevier, New York, 2004, Chapter 9 , หน้า 258 et seq. ].
ตารางที่ 4 การชาร์จแบบลอย: การเปรียบเทียบกระแสลอย วิวัฒนาการความร้อน และการกำจัดความร้อนสำหรับแบตเตอรี่แบบระบายอากาศและ VRLA
รายละเอียด | เซลล์น้ำท่วม | VR Cells | หมายเหตุ |
แรงดันลอยต่อเซลล์, โวลต์ | 2.25 | 2.25 | แรงดันลอยเท่ากัน |
กระแสไฟลอยตัว mA/100 Ah | 14 | 45 | แบตเตอรี่ VR เพิ่มขึ้นประมาณ 3 เท่า |
อินพุตพลังงานเทียบเท่า mW | 31.5 mW (2.25 VX 14 mA) | 101.25 mW (2.25 VX 45 mA) | แบตเตอรี่ VR เพิ่มขึ้นประมาณ 3 เท่า |
ความร้อนที่ถูกกำจัดออกโดยก๊าซ mW | 20.72 mW (1.48 VX 14 mA) (20.7/31.5 – 66 %) | 5.9 (1.48 โวลต์ x 4 มิลลิแอมป์) (5.9/101.25 = 5.8 % ) | หนึ่งในสิบของเซลล์ที่ถูกน้ำท่วม |
สมดุลความร้อน mW | 31.5-20.72 = 10.78 | 101.25 – 5.9= 95.35 | |
การแปลงกระแสประจุแบบลอยตัวเป็นความร้อน เปอร์เซ็นต์ | 10.8 | 95 | ประมาณ 9 ครั้งในแบตเตอรี่ VR |
- แรงดันแก๊สและการชาร์จ
โดยปกติ ประสิทธิภาพวัฏจักรออกซิเจนที่แรงดันโฟลตที่แนะนำจะรวมออกซิเจนทั้งหมดที่สร้างขึ้นที่เพลตบวกกับน้ำที่เพลตลบ ดังนั้นจึงไม่มีการสูญเสียน้ำหรือเล็กน้อยเกิดขึ้น และยับยั้งการวิวัฒนาการของไฮโดรเจน
แต่ถ้าเกินแรงดันหรือกระแสที่แนะนำ ก๊าซจะเริ่มเกิดขึ้น นั่นคือการสร้างออกซิเจนเกินความสามารถของเซลล์ในการรวมตัวของก๊าซ ในกรณีร้ายแรง ทั้งไฮโดรเจนและออกซิเจนจะมีวิวัฒนาการ และการสูญเสียน้ำก็เกิดขึ้น พร้อมกับการสร้างความร้อนที่มากขึ้น
ตารางที่ 5. การปล่อยก๊าซและกระแสลอยที่แรงดันลอยต่างกันของเซลล์ VR อิเล็กโทรไลต์เจล 170 Ah
[ดัดแปลงจาก C&D Technologies www. cdtechno .com/pdf/ref/41_2128_0212.pdf
รูปที่ 17 หน้า 21]
แรงดันการชาร์จ, โวลต์ | การผลิตก๊าซโดยประมาณ มล. ต่อนาที | การสร้างก๊าซโดยประมาณ ml ต่อ Ah ต่อนาที º | กระแสโดยประมาณ, แอมแปร์ | กระแสไฟโดยประมาณ มิลลิแอมแปร์ต่อ Ahº |
< 2.35 | นิล | นิล | — | |
2.35 เริ่มการแก็ส | — | — | 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 ค่าที่คำนวณได้
- ชาร์จแรงดันและกระแส
ตารางที่ 6 แรงดันไฟเทียบกับกระแสไฟลอยสำหรับแบตเตอรี่เจลและ AGM VRLA
[ดัดแปลงจาก C&D Technologies www. cdtechno.com /pdf/ref/41_2128_0212.pdf
รูปที่ 18 หน้า 22]
แรงดันลอย (โวลต์) | ปัจจุบัน mA ต่อ Ah | |
แบตเตอรี่ VR แบบเจล | แบตเตอรี่ 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 |
ตารางที่ 7 กระแสไฟลอยสำหรับแบตเตอรี่แคลเซียมที่ถูกน้ำท่วม เจล และ AGM VRLA ที่อุณหภูมิต่างกันสำหรับการชาร์จแบบลอยตัว 2.3 โวลต์ต่อเซลล์
[ดัดแปลงจาก C&D Technologies www. ซีดีเทคโน com/pdf/ref/41_2128_0212.pdf
รูปที่ 19 หน้า 22]
อุณหภูมิเซลล์ ° C | ปัจจุบัน mA ต่อ Ah 20 | ||
น้ำท่วมแบตเตอรี่แคลเซียม | แบตเตอรี่ VR แบบเจล | แบตเตอรี่ 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 |
- แรงดันลอย อุณหภูมิในการทำงานและอายุการใช้งาน
การชาร์จมากเกินไปที่สูงกว่าแรงดันโฟลตที่แนะนำจะลดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลงอย่างมาก แผนภูมินี้แสดงผลต่ออายุการใช้งานของการชาร์จแบตเตอรี่เจลมากเกินไป
ตารางที่ 8 เปอร์เซ็นต์วงจรชีวิตของเซลล์เจลเทียบกับแรงดันชาร์จใหม่ (แรงดันไฟที่แนะนำสำหรับการชาร์จ 2.3 ถึง 2.35 V ต่อเซลล์)
www. อีสต์เพนน์-เดก้า com/assets/base/0139.pdf
แรงดันไฟชาร์จ | เปอร์เซ็นต์วงจรชีวิตของเซลล์เจล |
ที่แนะนำ | 100 |
0.3 V เพิ่มเติม | 90 |
0.5 เพิ่มเติม | 80 |
0.7 เพิ่มเติม | 40 |
รอน ดี. บรอสต์ [รอน ดี. บรอสต์, Proc. การประชุมแบตเตอรี่ประจำปีครั้งที่สิบสาม Applications and Advances, California Univ., Long Beach, 1998, หน้า 25-29.] ได้รายงานผลการปั่นจักรยานบน 12V
VRLA (Delphi) ถึง 80% DOD ที่ 30, 40 และ 50 o C แบตเตอรี่ถูกปล่อยออก 100% ที่ 2 ชั่วโมงที่ทุกๆ 25 รอบที่ 25 p C เพื่อกำหนดความจุ ผลการวิจัยพบว่าวงจรชีวิตที่ 30 o C อยู่ที่ประมาณ 475 ในขณะที่จำนวนลดลงเหลือ 360 และ 135 ประมาณ 40 และ 50 o C ตามลำดับ
ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันลอย อุณหภูมิลอยตัว และอายุขัย
รูปที่ 3 การพึ่งพาอายุลอยของแรงดันลอยและอุณหภูมิลอยตัว
[Malcolm Winter, 3 ERA Battery Seminar, 14 มกราคม 1982, London, (ERA Report No. 81-102, pp. 3.3.1. ถึง
- ปริมาณอิเล็กโทรไลต์และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นระหว่างการชาร์จแบบลอยตัว
อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นระหว่างการชาร์จจะน้อยที่สุดในเซลล์ที่ถูกน้ำท่วมและมากที่สุดในเซลล์ AGM VR เหตุผลอยู่ที่ปริมาตรของอิเล็กโทรไลต์ที่เซลล์ประเภทต่างๆ มี ตารางต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงข้อเท็จจริงนี้ เนื่องจากอิเล็กโทรไลต์ในปริมาณที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับเซลล์ AGM เซลล์เจลจึงสามารถทนต่อการคายประจุได้ลึกกว่า
ตารางที่ 9 ประเภทแบตเตอรี่และปริมาตรสัมพัทธ์ของอิเล็กโทรไลต์
sv-zanshin .com/r/manuals/sonnenschein _gel_handbook_part1.pdf]
เซลล์ที่ถูกน้ำท่วม OPzS | เซลล์เจล Sonnenschein A600 เซลล์ | เซลล์ AGM, Absolyte IIP | เซลล์เจล Sonnenschein A400 เซลล์ | เซลล์ AGM, Marathon M, FT |
1 | 0.85 ถึง 0.99 | 0.55 ถึง 0.64 | — | — |
— | 1 | 0.61 ถึง 0.68 | 1 | 0.56 ถึง 0.73 |
— | 1.5 ถึง 1.7 | 1 | 1.4 ถึง 1.8 | 1 |
- แรงดันไฟฟ้ากระจายบนประจุลอย
แรงดันไฟฟ้าที่กระจายไปในชุดแบตเตอรี่ VR ที่ทำงานแบบลอยตัวจะแตกต่างกันไปตามช่วงเวลาต่างๆ หลังจากที่ประจุแบบลอยตัวเริ่มต้นขึ้น ในขั้นต้น เมื่อเซลล์มีอิเล็กโทรไลต์มากกว่าสภาวะที่อดอาหาร เซลล์จะประสบกับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น และเซลล์ที่มีการรวมตัวกันใหม่ที่ดีจะแสดงแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ที่ต่ำกว่า (เนื่องจากศักยภาพของเพลตลบที่ลดลง) เซลล์ที่มีปริมาณกรดสูงกว่าจะมีแผ่นขั้วลบโพลาไรซ์ซึ่งจะแสดงแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ที่สูงขึ้นซึ่งนำไปสู่การวิวัฒนาการของไฮโดรเจน
แม้ว่าผลรวมของแรงดันไฟฟ้าแต่ละเซลล์ทั้งหมดจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าสตริงที่ใช้ แรงดันไฟฟ้าของแต่ละเซลล์จะไม่เท่ากันสำหรับทุกคน บางชนิดจะมีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า (เนื่องจากสภาวะที่ไม่อดอาหารและการวิวัฒนาการของไฮโดรเจน) มากกว่าแรงดันไฟฟ้าต่อเซลล์ที่น่าประทับใจ และบางรุ่นจะมีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า (เนื่องจากวัฏจักรของออกซิเจน) ตัวอย่าง
ของปรากฏการณ์นี้ได้รับโดยเนลสัน [1. RF Nelson ในแรนด์ DAJ; โมสลีย์ PT; การ์เช่. เจ ; Parker, CD(Eds.) Valve-Regulated Lead-Acid Batteries, Elsevier, New York, 2004, Chapter 9 , หน้า 266 et seq 2. RF Nelson, Proceedings of the 4th International Lead-Acid Battery Seminar, San Francisco, CA, USA, 25–27 เมษายน 1990, หน้า 31–60.]
ตารางที่10. ข้อมูลการแพร่กระจายของแรงดันไฟฟ้าแต่ละเซลล์สำหรับเซลล์ VR แบบแท่งปริซึม 300 Ah ในอาร์เรย์ 48-V/600-Ah ที่ลอยอยู่ที่ 2.28 โวลต์ต่อเซลล์
[RF เนลสันในแรนด์ DAJ; โมสลีย์ PT; การ์เช่. เจ ; Parker, CD(Eds.) Valve-Regulated Lead-Acid Batteries , Elsevier, New York, 2004, Chapter 9 , หน้า 266 et seq ]
แรงดันไฟเดิม | หลังจาก 30 วัน ‘ค่าธรรมเนียมลอยตัว | หลังจากคิดค่าธรรมเนียมลอยตัว 78 วัน | ค่าธรรมเนียมลอยตัวของ After106 วัน | ||||
ช่วงแรงดันไฟฟ้า V | สเปรด mV | ช่วงแรงดันไฟฟ้า V | สเปรด mV | ช่วงแรงดันไฟฟ้า v | สเปรด mV | ช่วงแรงดันไฟฟ้า V | สเปรด mV |
2.23 ถึง 2.31 | 80 | 2.21 ถึง 2.37 | 160 | 2.14 ถึง 2.42 | 280 | 2.15 ถึง 2.40 | 250 |
จะเห็นได้ว่าบางเซลล์อาจเข้าสู่ระยะแก๊ส (2.42 V) และบางเซลล์ต่ำกว่าแรงดันประทับใจ 2.28 V ต่อเซลล์
ผู้เขียนบางคนเชื่อว่าแรงดันไฟฟ้าของเซลล์จะคงที่ภายในหกเดือนหลังจากการทำงานแบบลอยตัว และความแปรผันของแรงดันไฟฟ้าของเซลล์จะอยู่ภายใน ±2.5% ของค่าเฉลี่ย ซึ่งหมายความว่าสำหรับค่าเฉลี่ยของ2.3
VOLTS PER CELL ความแปรผันจะอยู่ในช่วง 2.24 – 2.36 (เช่น 60mV น้อยกว่าหรือมากกว่าสำหรับการทำงาน 2.3V) [ ฮานส์ ทูพร, เจ. แหล่งพลังงาน, 40 (1992) 47-61 ]
รูปที่ 4 การเปลี่ยนแปลงของเซลล์เป็นแรงดันเซลล์ของ UPS แบบแบตเตอรี่ 370V ใหม่ ที่ชาร์จด้วยแรงดันลอย = 2.23 Vpc
[หรรษ ทูพร, เจ. แหล่งพลังงาน, 40 (1992) 47-61]
- การชาร์จแบบลอยตัวและความสำคัญของการควบคุมแรงดันไฟฟ้าของเซลล์:
การควบคุมแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ในระหว่างช่วงการชาร์จแบบลอยตัวเป็นสิ่งสำคัญมาก การทดลอง ดำเนินการกับแบตเตอรี่ VR โทรคมนาคม 48V / 100Ah แสดงให้เห็นถึงข้อเท็จจริงนี้
เซลล์ถูกลอยที่ 2.3 V ต่อเซลล์ โดยมีกระแส เป็น 0 4 – 0 . 6 mA/Ah และอุณหภูมิปลาย
เซลล์ เซลล์กลาง และบริเวณโดยรอบมีค่าเท่ากัน) แรงดันลอยสำหรับสตริงคือ 2.3 V x 24 เซลล์ = 55.2 V.
ตารางที่ 11 2.3 V การชาร์จแบตเตอรี่โทรคมนาคมแบบลอยตัว 48 V, แบตเตอรี่ 100 Ah ด้วยกระแสไฟ 0 . 4 – 0 . 6 mA/Ah
[แมทธิวส์, เค; Papp, B, RF Nelson, ใน แหล่งพลังงาน 12 , Keily, T; Baxter, BW(eds) International Power Sources Symp. กรรมการ Leatherhead, England, 1989, หน้า 1 – 31.]
ไม่. ของเซลล์ที่ลัดวงจร | แรงดันของเซลล์เพิ่มขึ้นเป็น โวลต์ | กระแสลอยเพิ่มขึ้นเป็น (mA ต่อ Ah) | อุณหภูมิของเซลล์เพิ่มขึ้นโดย ° C | ระยะเวลาในการเพิ่มอุณหภูมิดังกล่าว ชั่วโมง | หมายเหตุ |
หนึ่ง | 2.4 (55.2 ÷ 23) | 2.5 | 1 | 24 | อุณหภูมิไม่ขึ้น |
สอง | 2.51 (55.2 ÷ 22) | 11 | 5 | 24 | อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นน้อยที่สุด |
สาม | 2.63 (55.2 ÷ 21) | 50 | 12 | 24 | เริ่มเข้าสู่รันอะเวย์ความร้อน |
โฟร์ | 2.76 (55.2 ÷ 20) | 180 | 22 | 1 | เข้าสู่สภาวะหนีร้อน เกิดก๊าซ H 2 S |
ข้อมูลข้างต้นบ่งชี้ว่าการลัดวงจร 1 หรือ 2 เซลล์จะไม่ทำให้เกิดหายนะจากมุมมองทางความร้อน
โดยมีเงื่อนไขว่าเซลล์ VR จะไม่ถูกใช้ในสภาวะที่ไม่เหมาะสม (เช่น > 60°C และกระแสไฟชาร์จสูงหรือแรงดันลอยสูงกว่า 2.4 V ต่อเซลล์) พวกมันจะไม่ปล่อยก๊าซ H2S หรือ SO2 หากมีการผลิตก๊าซเหล่านี้ ส่วนประกอบทองแดงและทองเหลืองโดยรอบและชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ จะปนเปื้อนและทำให้มัวหมอง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ของแบตเตอรี่บนลูกลอย
- หนีความร้อน
แรงดันลอยสูงและกระแสลอยทำให้อุณหภูมิของเซลล์สูงขึ้น ดังนั้นการระบายอากาศที่ดีจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับแบตเตอรี่ทุกประเภท เมื่ออุณหภูมิที่ผลิตขึ้นภายในเซลล์ VR (เนื่องจากวัฏจักรของออกซิเจนและปัจจัยอื่นๆ) ไม่สามารถกระจายได้โดยระบบเซลล์ อุณหภูมิจะสูงขึ้น เมื่อสภาวะนี้ยังคงอยู่เป็นเวลานาน อิเล็กโทรไลต์ที่แห้งและอุณหภูมิสูงขึ้นอันเนื่องมาจากการสร้างก๊าซ (O 2 และ H 2 ) จะทำให้เกิดความเสียหายต่อโถเซลล์และอาจระเบิดได้
ตัวเลขด้านล่างแสดงตัวอย่างบางส่วนของผลลัพธ์ของปรากฏการณ์การหนีจากความร้อน:
รูปที่ 5 ผลกระทบจากความร้อน
[https://www. ซีซีวา com/wp-content/uploads/2017/08/14.-VRLA-Battery-White-Paper-Final-1.pdf]
- แรงดันการชาร์จแบบลอยตัวและปัจจัยเร่งการกัดกร่อนของแผ่นบวก
แรงดันไฟในการชาร์จมีอิทธิพลอย่างมากต่ออายุการใช้งาน VRLA เนื่องจากอุณหภูมิ อัตราการกัดกร่อนของโครงเชิงบวกขึ้นอยู่กับศักยภาพที่จะรักษาเพลตไว้ รูป [ ปิยะลี ส้ม และ
โจ ซิมบอร์สกี้ Proc. การประชุมแบตเตอรี่ประจำปีครั้งที่ 13 Applications & Advances, ม.ค. 1998, California State Univ., Long Beach, CA หน้า 285-290] แสดงให้เห็นว่าอัตราการกัดกร่อนของกริดมีช่วงค่าต่ำสุดซึ่งเป็นระดับโพลาไรซ์แผ่นที่เหมาะสมที่สุด (เช่น 40 ถึง 120 mV) ระดับโพลาไรซ์ของเพลทนี้สอดคล้องกับการตั้งค่าแรงดันไฟแบบลอยตัวที่เหมาะสมที่สุด หากระดับโพลาไรซ์แผ่นขั้วบวก (PPP) ต่ำกว่าหรือสูงกว่าระดับที่เหมาะสม อัตราการกัดกร่อนของกริดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
รูปที่ 6 การเร่งการกัดกร่อนของกริดที่เป็นบวกกับโพลาไรซ์ของเพลทบวก
[ปิยะลี ส้มและโจ ซิมบอร์สกี้, Proc. การประชุมแบตเตอรี่ประจำปีครั้งที่ 13 แอปพลิเคชั่น & ก้าวหน้า Jan
1998, California State University, Long Beach, CA หน้า 285-290]
- ศักยภาพของเพลทและโพลาไรเซชัน
ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันโฟลตและโพลาไรซ์แผ่นบวก (PPP) มีความสำคัญมาก รูปที่ 7 แสดงตัวอย่างระดับโพลาไรซ์ของเพลทที่เป็นบวก (PPP) สำหรับ แรงดันลอยแบบต่างๆ ที่ อุณหภูมิ ต่างกันสี่แบบ โพลาไรเซชันคือค่าเบี่ยงเบนจากแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (OCV) หรือศักย์สมดุล ดังนั้น เมื่อเซลล์ตะกั่ว-กรดที่มี OCV 2.14 V (OCV ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของกรดที่ใช้ในการเติมแบตเตอรี่ (OCV = ความถ่วงจำเพาะ + 0.84 V) จะถูกลอยที่แรงดันไฟฟ้า 2.21 V จะเป็นโพลาไรซ์โดย 2210- 2140 = 70 mV ระดับโพลาไรซ์เพลทที่เหมาะสมที่สุดมีช่วงระหว่าง 40 ถึง 120 มิลลิโวลต์ แรงดันไฟลอยที่แนะนำคือ 2.30 V ต่อเซลล์
รูปที่ 7 ตัวอย่างผลกระทบของแรงดันโฟลตต่อโพลาไรเซชันของแผ่นขั้วบวก [Piyali Som and Joe Szymborski, Proc. 13ไทย การประชุมแบตเตอรี่ประจำปี Applications & Advances, ม.ค. 1998, California State Univ., Long Beach, CA หน้า 285-290]
- โฟลตชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์
หากต้องการชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์แบบลอยตัว (หรือแบตเตอรี่สตาร์ทรถยนต์หรือ SLI) เขาควรใช้ที่ชาร์จแบบคงที่ซึ่งสามารถกำหนดขีดจำกัดกระแสไฟได้ ระบบยานยนต์ออนบอร์ดได้รับการออกแบบเพื่อชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์ในโหมดการชาร์จแบบคงที่ที่ปรับเปลี่ยนได้ โหมดนี้จะไม่ยอมให้แบตเตอรี่เกินขีด จำกัด แรงดันไฟฟ้าที่ตั้งไว้และปลอดภัย
ระยะเวลาในการชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์ให้สมบูรณ์ขึ้นอยู่กับสถานะการชาร์จ กล่าวคือ แบตเตอรี่จะคายประจุจนหมดหรือประจุไฟเหลือครึ่งหนึ่งหรือคายประจุจนหมด และปล่อยทิ้งไว้สองสามเดือนโดยไม่ต้องชาร์จใหม่
ขึ้นอยู่กับระดับปัจจุบัน (ระดับแอมแปร์) ของเครื่องชาร์จและความจุของแบตเตอรี่ สองสามชั่วโมงหรือมากกว่า 24 ชั่วโมง
ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่รถยนต์ขนาด 12V ความจุ 60 Ah หากคายประจุจนหมด สามารถชาร์จใหม่ได้ภายใน 25 ถึง 30 ชั่วโมง โดยที่เครื่องชาร์จสามารถชาร์จแบตเตอรี่ที่ 2 ถึง 3 แอมแปร์
หากคุณไม่ทราบความจุ Ah คุณสามารถค้นหาความจุได้หลายวิธี:
- จากฉลากบนแบตเตอรี่
- ทราบรุ่นของแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์คันนั้นๆ จากตัวแทนจำหน่าย
- จากระดับความจุสำรอง (RC) หากระบุในแบตเตอรี่
- จากพิกัด CCA (แอมแปร์สำหรับหมุนรอบเย็น) หากให้ไว้กับแบตเตอรี่ (อ้างอิงมาตรฐานอินเดียหรือมาตรฐานแบตเตอรี่สตาร์ทเตอร์ใดๆ ที่ให้คะแนน RC และ CCA ตัวอย่าง IS 14257)
ดังนั้นเราจึงสามารถปรับเวลาในการชาร์จได้
แนะนำให้ถอดแบตเตอรี่ออกจากเครื่องชาร์จเสมอเมื่อชาร์จเต็มแล้ว แรงดันไฟฟ้าจะคงที่หากชาร์จแบตเตอรี่จนเต็ม นอกจากนี้ แอมมิเตอร์บนเครื่องชาร์จจะแสดงกระแสไฟต่ำมากในช่วงคงที่ 0.2 ถึง 0.4 แอมแปร์เป็นเวลาสองถึงสามชั่วโมง
- ชาร์จแบตเตอรี่ LiFePO 4 แบบลอยตัว
การชาร์จแบตเตอรี่ VR และ LiFePO 4 เป็นแบตเตอรี่ที่คล้ายคลึงกันในด้านต่างๆ:
- ขั้นที่ 1: ทั้งสองสามารถเริ่มการชาร์จในโหมดกระแสคงที่ (CC) (อินพุตสูงสุด 80%)
- ด่าน 2: เปลี่ยนเป็นโหมด CP เมื่อถึงแรงดันไฟฟ้าที่ตั้งไว้ (ชาร์จเต็ม)
- ขั้นที่ 3: ขั้นตอนที่สามคือประจุแบบหยด (เป็นทางเลือกในกรณีของเซลล์ VR และไม่จำเป็นในกรณีของเซลล์ LiFePO 4 เนื่องจากเสี่ยงต่อการชาร์จเกินและปฏิกิริยาที่เป็นอันตรายที่ขั้วไฟฟ้าทั้งสอง)
ความแตกต่างในระยะแรกสำหรับแบตเตอรี่ทั้งสองประเภทคือกระแสไฟชาร์จ ในกรณีของเซลล์ LiFePO 4 กระแสไฟอาจสูงถึง 1 C แอมแปร์ แต่ในกรณีของแบตเตอรี่ VR แนะนำให้ใช้สูงสุด 0.4 CA ดังนั้นระยะเวลาในขั้นแรกจะสั้นมากในกรณีของแบตเตอรี่ LiFePO 4 ซึ่งต่ำเพียงหนึ่งชั่วโมง แต่ในกรณีของแบตเตอรี่ VR ขั้นตอนนี้จะใช้เวลา 2 ชั่วโมงที่ 0.4 CA และ 9 ชั่วโมงที่ 0.1 C A
เช่นเดียวกับในระยะแรก ขั้นตอนที่สองยังใช้เวลาน้อยกว่าในกรณีของเซลล์ LiFePO 4 (ต่ำสุด 15 นาที) ในขณะที่ใช้เวลา 4 ชั่วโมง (0.4 CA) ถึง 2 ชั่วโมง (0.1 CA)
ดังนั้นโดยรวมแล้ว เซลล์ LiFePO 4 จะใช้เวลาประมาณ 3 ถึง 4 ชั่วโมง ในขณะที่เซลล์ VR ใช้เวลา 6 ชั่วโมง (ที่การชาร์จ 0.4 CA และ 2.45 V CP) ถึง 11 ชั่วโมง (ที่การชาร์จ 0.1 CA และ 2.30 V CP)
รูปที่ 8. ประจุไฟฟ้าแรงดันคงที่ของเซลล์ Panasonic VR ที่ 2.45 V และ 2.3V ต่อเซลล์ที่กระแสเริ่มต้นต่างกัน [https://eu.industrial. panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf]
หมายเหตุ:
เงื่อนไขการทดสอบ:
ปล่อย: 0.05 CA ปล่อยกระแสคงที่ (อัตรา 20 ชม.)
แรงดันไฟตัด: 1.75 V ต่อเซลล์
ค่าใช้จ่าย: 2.45 V ต่อเซลล์ —————–
2.30 V ต่อเซลล์ ___________
อุณหภูมิ: 20 °C
รูปที่ 9 โปรไฟล์การชาร์จแบตเตอรี่ VRLA
[https://www. พลังเสียง com/blog/how-to-charge-lithium-iron- phosphate-lifepo4-batteries/]
รูปที่ 10. โปรไฟล์การชาร์จแบตเตอรี่ LiFePO 4
[https://www. power-sonic.com/blog/how-to-charge-lithium-iron-phosphate -lifepo4-batteries/]
ดังที่กล่าวไว้ในตอนต้น ระยะการชาร์จแบบหยดไม่จำเป็นสำหรับเซลล์ LiFePO 4 อาจจำเป็นสำหรับเซลล์ VR หลังจากระยะเวลาการจัดเก็บไม่กี่เดือน แต่ถ้ามีการคาดการณ์ว่าจะใช้ช่วงเวลาใดก็ตาม เซลล์ VR สามารถชาร์จแบบหยดที่ 2.25 ถึง 2.3 V ต่อเซลล์
ไม่ควรจัดเก็บเซลล์ LiFePO 4 ที่ 100 % SOC และเพียงพอหากเซลล์เหล่านั้นถูกคายประจุและชาร์จที่ 70 % SOC หนึ่งครั้งใน 180 วันถึง 365 วันของการจัดเก็บ
แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ (เช่น 4.2 V สูงสุดต่อเซลล์) ควรควบคุมให้อยู่ในช่วง ± 25 ถึง 50 mV ต่อเซลล์ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางเคมีของเซลล์ ขนาดเซลล์ และผู้ผลิต เริ่มแรกให้ใช้กระแส 1C แอมแปร์จนกว่าจะถึงขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ หลังจากนั้นโหมด CP จะเปิดขึ้น เมื่อเข้าใกล้แรงดันไฟฟ้าสูงสุด กระแสจะลดลงในอัตราคงที่จนกว่าการชาร์จจะสิ้นสุดที่กระแสประมาณ 0.03 C ขึ้นอยู่กับอิมพีแดนซ์ของเซลล์ ด้วยกระแสเริ่มต้น 1 C แอมแปร์ เซลล์ลิเธียมไอออนสามารถชาร์จจนเต็มได้ภายใน 2.5 ถึง 3 ชั่วโมง
ผู้ผลิตบางรายอนุญาตให้เพิ่มกระแสเริ่มต้นเป็น 1.5 C แอมแปร์ แต่โดยทั่วไปผู้ผลิตจะไม่อนุญาตให้ใช้กระแสเริ่มต้น 2.0 C แอมแปร์ เนื่องจากกระแสไฟที่สูงกว่าจะไม่ลดเวลาในการชาร์จลงอย่างเห็นได้ชัด [Walter A. van Schalkwijk in Advances in Lithium-Ion Batteries, Walter A. van Schalkwijk and Bruno Scrosati (Eds.), Kluwer Academic, New York, 2002, Ch 15, หน้า 463 et seq. ]
แม้ว่าเซลล์ LiFePO 4 จะอ้างสิทธิ์ในการชาร์จซ้ำในระยะเวลาอันสั้น แต่ควรสังเกตว่าการลงทุนจะสูงมากสำหรับเครื่องชาร์จดังกล่าวเมื่อพิจารณาจากกำลังไฟของเครื่องชาร์จ
ในทางปฏิบัติ เราสามารถชาร์จแบตเตอรี่ Li-ion 100 Ah ที่ 100 แอมแปร์ (1C แอมแปร์) ในขณะที่แบตเตอรี่ VR เทียบเท่าสามารถชาร์จได้สูงสุด 40 แอมแปร์ (0.4 C แอมแปร์) กระแสไฟส่วนท้ายสำหรับเซลล์ Li จะเป็นสำหรับแบตเตอรี่นี้ 3 แอมแปร์ ในขณะที่สำหรับแบตเตอรี่ VR กระแสไฟที่จุดสิ้นสุดของการชาร์จจะอยู่ที่ประมาณ 50 mA ระยะเวลาการชาร์จโดยรวมจะอยู่ที่ 3 ถึง 4 ชั่วโมงสำหรับเซลล์ Li และเซลล์ VR จะอยู่ที่ประมาณ 10 ชั่วโมง
ไม่จำเป็นต้องมีประจุแบบหยดสำหรับเซลล์ Li ในขณะที่เซลล์ VRLA อาจต้องใช้ประจุแบบหยดหลังจาก 3 ถึง 4 เดือน เซลล์ VR สามารถเก็บไว้ที่ 100 % SOC ในขณะที่เซลล์ลิเธียมต้องเก็บไว้ที่ SOC น้อยกว่า 100 %
ไม่ควรชาร์จเซลล์ Li-ion ที่ชาร์จจนเต็มแล้ว กระแสไฟใดๆ ที่จ่ายให้กับแบตเตอรี่ Li-ion ที่ชาร์จจนเต็มจะส่งผลให้แบตเตอรี่เสียหาย สามารถทนต่อการชาร์จไฟเกินได้เล็กน้อย แต่สภาวะที่รุนแรงจะนำไปสู่การระเบิดและการยิงหากไม่ได้รับการปกป้องโดยระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS)
สำหรับการอ่านเพิ่มเติม โปรดดูที่ https://battlebornbatteries.com/charging-battleborn-lifepo4-batteries/
https://www.electronicsweekly.com/market-sectors/power/float-charging-lithium-ion-cells-2006-02/
รูปที่ 11 ขั้นตอนการชาร์จสำหรับอัลกอริธึมการชาร์จ Li-ion มาตรฐาน
[Walter A. van Schalkwijk in Advances in Lithium-Ion Batteries, Walter A. van Schalkwijk and Bruno Scrosati (Eds.), Kluwer Academic, New York, 2002, Ch 15, หน้า 464]
- แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบชาร์จไฟแบบลอย – ลิเธียมไอออนแรงดันลอยตัว
ไม่จำเป็นต้องชาร์จแบบลอยตัวสำหรับแบตเตอรี่ Li-ion ไม่ควรเก็บไว้ในสภาพที่ชาร์จเต็มแล้ว พวกเขาสามารถถูกปล่อยออกและชาร์จถึง 70% SOC หนึ่งครั้งใน 6 ถึง 12 เดือนหากคาดว่าจะมีการจัดเก็บเป็นเวลานาน
การชาร์จแบบลอยตัวและการชาร์จแบบหยด
- การชาร์จแบบหยดและการชาร์จแบบลอยตัวต่างกันอย่างไร?
การชาร์จแบบหยด เป็นค่าบำรุงรักษาเพื่อเติมเงิน ค่าบำรุงรักษาจะชดเชยเฉพาะการคายประจุเองเท่านั้น ขึ้นอยู่กับอายุและสภาพของแบตเตอรี่ ความหนาแน่นกระแส 40
อาจต้องใช้ความจุปกติถึง 100 mA/100 Ah ระหว่างค่าบำรุงรักษา (ค่าหยด) ควรชาร์จแบตเตอรี่เหล่านี้ใหม่หลังจากการคายประจุแต่ละครั้ง เมื่อแบตเตอรี่หมด ชาร์จเต็มแล้วควรถอดสายชาร์จออก มิฉะนั้นแบตเตอรี่จะเสียหาย
ประจุโฟ ลตเป็น ประจุไฟฟ้าแรงดันคงที่อย่างต่อเนื่อง และแบตเตอรี่ก็พร้อมเสมอที่จะจ่ายพลังงานที่จำเป็น เนื่องจากแบตเตอรี่จะอยู่ในสภาพที่ชาร์จจนเต็มเสมอ
คุณสามารถชาร์จแบตเตอรี่แบบลอยตัวได้นานแค่ไหน?
แรงดันประจุแบบลอยตัวจะถูกเก็บไว้ที่ค่าที่สูงพอที่จะชดเชยการคายประจุของแบตเตอรี่เองและเพื่อรักษาแบตเตอรี่ให้อยู่ในสภาพที่ชาร์จเต็มตลอดเวลา แต่ให้ต่ำพอที่จะลดการกัดกร่อนของกริดขั้วบวกให้น้อยที่สุด กระแสประจุขึ้นอยู่กับขอบเขตขนาดใหญ่บนโปรไฟล์โหลด กระแสไฟจะสูงขึ้นหลังจากการปลดโหลด แบตเตอรี่จะไม่มีการชาร์จไฟเกินในโหมดนี้ เมื่อไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานาน กระแสไฟลอยจะเป็น 200 ถึง 400 mA ต่อความจุ 100 Ah
ไม่เคยถอดแบตเตอรี่ออกจากเครื่องชาร์จ แบตเตอรี่ลอยข้ามรถบัสชาร์จ
- วิธีการคำนวณกระแสการชาร์จแบบลอยตัว
เครื่องชาร์จแบบลูกลอยจ่ายกระแสไฟหลังจากตรวจจับแรงดันไฟของแบตเตอรี่ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องคำนวณกระแสประจุแบบลอยตัว มีเพียงคนเดียวเท่านั้นที่สามารถจำกัดกระแสไฟเข้าเริ่มต้นที่สูงสุด 0.4 C แอมแปร์ เนื่องจากประจุแบบลูกลอยเป็นอุปกรณ์ชาร์จที่มีศักย์ไฟฟ้าคงที่ จึงลดกระแสไฟลงถึงระดับที่ต้องการโดยอัตโนมัติ แต่แบตเตอรี่จะได้รับเฉพาะสิ่งที่ต้องการเท่านั้น โดยปกติแบตเตอรี่ VR ทั้งหมดจะลอยอยู่ที่ 2.3 V ต่อเซลล์ แบตเตอรี่ที่ชาร์จจนเต็มจะได้รับเพียง 0.2 ถึง 0.4 A ต่อความจุของแบตเตอรี่ 100 Ah
- ความแตกต่างระหว่างการชาร์จแบบบูสต์และแบบลอยตัว
การชาร์จแบบบูสต์เป็นวิธีการชาร์จที่มีกระแสไฟค่อนข้างสูง ซึ่งใช้เมื่อต้องใช้แบตเตอรี่ที่คายประจุแล้วในกรณีฉุกเฉินเมื่อไม่มีแบตเตอรี่อื่น และ SOC ไม่เพียงพอสำหรับ
งานฉุกเฉิน. ดังนั้นแบตเตอรี่ตะกั่วกรดสามารถชาร์จด้วยกระแสไฟสูงได้ขึ้นอยู่กับเวลาที่มีและ SOC ของแบตเตอรี่ เนื่องจากในปัจจุบันมีเครื่องชาร์จแบบเร็ว การชาร์จแบบบูสต์จึงเป็นสิ่งที่คุ้นเคยในปัจจุบัน โดยปกติเครื่องชาร์จบูสต์ดังกล่าวจะเริ่มชาร์จที่ 100A และลดลงเหลือ 80A สิ่งที่สำคัญที่สุดคืออุณหภูมิไม่ควรเกิน 48-50 o C
ประจุแบบลอยตัวเป็นประจุศักย์ไฟฟ้าคงที่ต่อเนื่องที่ 2.25 ถึง 2.3 V ต่อเซลล์ VR การชาร์จแบบลอยช่วยให้แบตเตอรี่พร้อมที่จะจ่ายไฟได้ทุกเมื่อที่ต้องการ แบตเตอรี่จะคงระดับนี้ไว้เสมอและหลังจากไฟฟ้าดับ เครื่องชาร์จจะจ่ายกระแสไฟสูง ซึ่งจะลดลงเหลือประมาณ 0.2 ถึง 0.4 A ต่อความจุของแบตเตอรี่ 100 Ah เมื่อชาร์จแบตเตอรี่จนเต็ม
- ดูดซับการชาร์จและการชาร์จแบบลอยตัว
ดิ การชาร์จแบบกระแสคงที่ ในโหมดการชาร์จแบบ CC-CP (IU) เมื่อแบตเตอรี่ได้รับอินพุตส่วนใหญ่เรียกว่า “ขั้นตอนการชาร์จจำนวนมาก ” และ ประจุ โหมดประจุไฟฟ้าคงที่ ในระหว่างที่กระแสปิดเรียกว่า “ขั้นตอนการชาร์จแบบดูดซับ ” และแรงดันการชาร์จโหมด CP นี้เรียกว่า แรงดันการดูดซึม
หวังว่าบทความนี้จะเป็นประโยชน์กับคุณ หากคุณมีข้อเสนอแนะหรือคำถามโปรดเขียนถึงเรา อ่านการชาร์จแบบลอยตัวในภาษาฮินดีในเมนูภาษาอื่น โปรดดูลิงค์สำหรับอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ การชาร์จแบบลอยตัว
