Pin dự phòng & Sạc nổi
Ắc quy được sử dụng trong nguồn điện khẩn cấp dự phòng cho thiết bị viễn thông, nguồn điện liên tục (UPS), v.v., được sạc liên tục (hoặc thả nổi) ở điện áp không đổi bằng OCV + x mV. Giá trị của x phụ thuộc vào thiết kế và nhà sản xuất Chế độ chờ. Thông thường, giá trị float sẽ là 2,23 đến 2,30 V trên mỗi ô. Pin trên dịch vụ nổi là một loại pin được sạc liên tục và chỉ được gọi hoạt động trong trường hợp mất điện. Giá trị này của điện thế không đổi là đủ để duy trì chúng trong điều kiện được sạc đầy. Ngoài việc sạc để bù cho lần xả trước đó, điện thế không đổi (CP) bù cho các quá trình tự xả xảy ra khi pin ở chế độ không hoạt động.
Bộ sạc phao hoạt động như thế nào?
Bộ sạc phao liên tục sạc pin ở điện áp đặt trước bất kể trạng thái sạc. Thiết bị chưa được ngắt kết nối với bộ sạc. Các điều kiện cục bộ như mất điện và nhiệt độ môi trường xung quanh sẽ được xem xét để quyết định việc cài đặt chính xác hơn điện áp phao. Dung lượng là khía cạnh quan trọng nhất của thiết lập này. Bộ sạc cũng có thể có một cơ sở tăng cường để chuẩn bị pin cho lần tắt nguồn tiếp theo, nơi thường xuyên xảy ra hiện tượng đổ điện.
Điều kiện sạc là:
- Loại sạc: Điện thế không đổi ở 2,25 đến 2,30 V trên mỗi ô, với mức bù nhiệt độ – mV đến – 3 mV trên mỗi ô
- Dòng điện ban đầu: Tối đa 20 đến 40% công suất định mức
- Thời gian sạc: liên tục, không phân biệt SOC
Một số nhà sản xuất nói rằng việc sạc pin axit-chì hiệu quả nhất trong khoảng 15-30 ° C và không cần bù nhiệt nếu nhiệt độ môi trường nằm trong khoảng 0 đến 40 ° C. Nếu không, có thể xem xét một mạch bù nhiệt độ tích hợp để nâng cao hiệu quả sạc. Cần bù nhiệt độ từ âm 2 đến âm 3 mV trên o C trên mỗi tế bào dựa trên 20-25 ° C.
Bảng sau là hướng dẫn bù nhiệt độ.
Bảng 1. Bù nhiệt độ cho điện áp phao cho pin 12 V
[http: // www. Eastpenn-deka.com/assets/base/0139.pdf]
|
Nhiệt độ, ° C |
Điện áp nổi, Volts |
|
|
Tối ưu |
Tối đa |
|
|
≥ 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 |
Sạc nổi và sạc tăng cường là gì?
Thiết bị sạc có thể có hai mức sạc bình thường. Họ đang:
- Tăng cường sạc nhanh
- Sạc lừa
Các tiện nghi thường được kết hợp để tăng tốc nhanh chóng cho việc sạc lại pin sau khi xả khẩn cấp. Bộ phận tăng cường luôn có đầu ra lên đến 2,70 V mỗi cell để sạc lại pin cho loại ngập nước và lên đến 2,4 đến 2,45 đối với pin VRLA. Đầu ra sạc nhỏ giọt có khả năng bù cho hiện tượng tự phóng điện và các tổn thất bên trong khác của pin, ở mức điện áp 2,25 V trên mỗi cell. Các đầu ra yêu cầu, về dòng điện, sẽ phụ thuộc vào kích thước của pin.
Trạm sạc giá nổi
Đối với những viên pin không thể vận chuyển trong vài tuần, cần phải sạc đầy pin cho đến khi giao hàng. Đối với những loại pin như vậy, có hai tùy chọn để sạc nhỏ giọt khi chờ lên kệ. Một số pin được mắc nối tiếp và được sạc ở mật độ dòng điện từ 40 đến 100 mA / 100 Ah dung lượng danh định hoặc có thể có một số mạch riêng lẻ để sạc từng pin riêng biệt. Tất cả các loại pin này đều được sạc ở mức cao hơn OCV một chút như đã thảo luận ở trên.
Phao sạc pin AGM VRLA
Sạc nổi của ắc quy AGM không khác với cách sạc nổi của ắc quy ngập nước thông thường. Nhưng có một số khác biệt trong hoạt động của quá trình sạc phao xảy ra ở hai giống.
Pin VRLA có điện trở bên trong thấp và do đó có thể chấp nhận sạc rất tốt trong phần đầu của chu kỳ sạc.
Bộ sạc có điện thế không đổi, được điều chỉnh điện áp và bù nhiệt độ là bộ sạc tốt nhất cho pin VRLA.
Điện áp sạc phao CP thường là 2,25-2,30 V trên mỗi cell. Không có giới hạn cho dòng phí nổi. Tuy nhiên, để tăng cường sạc ở điện áp CP 14,4 đến 14,7 đối với pin VRLA, dòng điện tối đa ban đầu từ 30 đến 40 phần trăm công suất danh định tính bằng ampe được hầu hết các nhà sản xuất quy định (cả loại ngập nước và loại VRLA). Hầu hết các nhà sản xuất đều quy định sự thay đổi ± 1% đối với giá trị điện áp phao và ± 3% đối với điện áp sạc tăng áp.
[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]
Nhiệt độ ảnh hưởng đến tuổi thọ phao của pin VRLA
Nhiệt độ có ảnh hưởng to lớn đến tuổi thọ của ắc quy axit chì có van điều chỉnh. Cứ tăng nhiệt độ hoạt động lên 10 ° C, tuổi thọ sẽ giảm đi một nửa. Các số liệu đưa ra dưới đây xác nhận thực tế này. Tuổi thọ phao ở 20 ° C là khoảng 10 năm đối với một sản phẩm cụ thể của Panasonic. Nhưng ở nhiệt độ 30 ° C, tuổi thọ khoảng 5 năm. Tương tự, tuổi thọ ở 40 ° C là khoảng 2 năm 6 tháng[Figure 10 in https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf] .
Trang 6 trong http: // news.yuasa. co.uk/wp-content/uploads/2015/05/SWL-Shortform.pdf].
Do đó, nếu người tiêu dùng muốn mua một loại pin mới, họ nên xem xét nhiệt độ môi trường trung bình và tuổi thọ ở nhiệt độ đó. Nếu anh ta muốn pin có tuổi thọ 5 năm ở 30 đến 35 o C, anh ta nên sử dụng loại pin được thiết kế cho tuổi thọ 10 năm ở 20 o C.
Hình 1 Tuổi thọ nổi ở các nhiệt độ khác nhau của các sản phẩm Panasonic VR
https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf
Hình 2 Tuổi thọ nổi ở các nhiệt độ khác nhau của các sản phẩm VR Yuasa (Anh)
http://news.yuasa.co.uk/wp-content/uploads/2015/05/SWL-Shortform.pdf
Tiêu chuẩn Anh 6240-4: 1997, đưa ra sự phụ thuộc của tuổi thọ vào nhiệt độ từ 20 đến 40 ° C.
Tuổi thọ theo chu kỳ của pin VRLA
So với tuổi thọ phao, tuổi thọ theo chu kỳ của pin VR sẽ ngắn hơn do lượng vật liệu hoạt động được sử dụng trong mỗi chu kỳ. Trong hoạt động của phao, pin chỉ được yêu cầu cung cấp năng lượng khi có sự cố mất điện. Tuy nhiên, ở chế độ chu kỳ, pin được xả đến độ sâu xả cần thiết ( DO D) mỗi lần và được sạc ngay lập tức. Sự phóng điện này sau đó là sự tích điện được gọi là một “chu kỳ”. Vòng đời của chu kỳ phụ thuộc vào lượng nguyên liệu được chuyển đổi trong mỗi chu kỳ, tức là, DOD. Quy đổi càng thấp thì tuổi thọ càng cao. Bảng dưới đây cho thấy tuổi thọ của các sản phẩm Panasonic VRLA đến 60% và 80% công suất cuối thời hạn DOD đối với ba mức DOD.
Ban 2. Vòng đời gần đúng của các sản phẩm Panasonic VRLA đến 60% và 80% cuối vòng đời DOD cho ba DOD ở nhiệt độ môi trường 25 o C. [Điều chỉnh từ https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf Hình trên trang 22 ]
|
DOD đến cuối cuộc đời |
Vòng đời ở 100% DOD |
Vòng đời ở 50% DOD |
Vòng đời ở 30% DOD |
|
Tuổi thọ đến 60% DOD |
300 |
550 |
1250 |
|
Tuổi thọ đến 80% DOD |
250 |
450 |
950 |
- Nhiệt độ và dòng điện nổi
Bàn số 3. Dòng điện nổi ở 2.3 V trên mỗi tế bào cho ba loại tế bào axit-chì ở các nhiệt độ khác nhau
[ [Phỏng theo C&D Technologies https: // www. cdtechno. com / pdf / ref / 41_2128_0212.pdf
Hình 19, Trang 22]
|
|
Nhiệt độ, ° C |
Dòng điện gần đúng, mA trên Ah 20 |
|
Các tế bào canxi bị ngập |
25 |
0.25 |
|
30 |
0.35 |
|
|
40 |
0.6 |
|
|
50 |
0.9 |
|
|
60 |
1.4 |
|
|
Tế bào VR tăng cường |
25 |
0.6 |
|
30 |
0.75 |
|
|
40 |
1.5 |
|
|
50 |
3 |
|
|
60 |
6 |
|
|
Tế bào VR AGM |
25 |
1.5 |
|
30 |
2 |
|
|
40 |
3.5 |
|
|
50 |
8 |
|
|
60 |
15 |
- Kiểm tra tính phù hợp đối với hoạt động của phao [ IEC 60896-21 và 22: 2004 ]
IEC đưa ra quy trình thử nghiệm để kiểm tra tính phù hợp của tế bào VR đối với hoạt động của phao. Các tế bào hoặc pin phải chịu điện áp nổi V Float được nhà sản xuất quy định trong phạm vi điển hình từ 2,23 đến 2,30 VOLTS MỖI TẾ BÀO. Điện áp ban đầu của mỗi cell hoặc pin monobloc phải được đo và ghi lại. Sau 3 tháng, điện áp của mỗi cell hoặc pin monobloc phải được đo và ghi lại. Sau 6 tháng vận hành nổi, các tế bào hoặc monoblocs phải được thử nghiệm năng lực. Công suất thực tế khi phóng điện phải lớn hơn hoặc bằng công suất danh định.
- Sự thay đổi điện áp nổi giữa tế bào với tế bào
Do các biến quá trình cố hữu, điện áp của các tế bào hoặc pin riêng lẻ bị ràng buộc thay đổi trong một phạm vi điện áp hoạt động của phao. Sự khác biệt nhỏ trong các thông số bên trong của các tấm như trọng lượng của vật liệu hoạt tính, độ xốp của vật liệu hoạt động, và sự khác biệt về độ nén tấm và độ nén AGM, sự thay đổi trong thể tích của chất điện phân, v.v. gây ra sự thay đổi này. Ngay cả với các bước kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt (cả về vật liệu và kiểm soát quy trình trong hoạt động của đơn vị), các sản phẩm VR cho thấy các biến thể tế bào dẫn đến phân phối điện áp tế bào “hai phương thức” trong quá trình vận hành phao.
Trong một tế bào thông thường có chất điện phân ngập quá mức, hai bản tích điện độc lập với nhau. Khí oxy và hydro có tốc độ khuếch tán thấp trong dung dịch axit sunfuric. Các khí phát triển trong quá trình sạc sẽ thoát ra khỏi các tế bào vì chúng không có đủ thời gian để tương tác với các tấm.
Trong các tế bào VRLA, hiện tượng chu trình oxy làm cho bức tranh này trở nên phức tạp. Như trường hợp ô bị ngập nước, trên bản dương xảy ra sự phân hủy nước; ăn mòn lưới điện cũng xảy ra. Mặc dù một số khí oxy thoát ra khỏi tế bào VR trong giai đoạn đầu của quá trình sạc nổi (do điều kiện không bị bỏ đói), việc tạo ra các đường dẫn khí xảy ra sau khi mức độ bão hòa giảm từ 90 đến 95% ban đầu xuống mức thấp hơn.
Bây giờ, phản ứng ngược của sự phân hủy nước xảy ra trên bản cực dương bắt đầu diễn ra trên bản cực âm:
Sự phân huỷ nước theo PP: 2H 2 O → 4H + + O 2 ↑ + 4e – ………………………. (1)
Sự khử O 2 (= O 2 tái tổ hợp) về NP: O 2 + 4H + + 4e – → 2H 2 O + (Nhiệt) .. …….…. (2)
[2Pb + O 2 + 2H 2 SO 4 → 2PbSO 4 + 2H 2 O + Heat] .. …… (3)
Những điểm sau có thể được lưu ý từ các phản ứng trên:
- Người ta thấy rằng kết quả thực là sự chuyển đổi năng lượng điện thành nhiệt.
- Do đó, khi pin VR bước vào giai đoạn chu kỳ oxy, pin sẽ trở nên ấm hơn.
- Khí oxy không bị mất vào khí quyển
- Chì trong NAM bị chuyển hóa thành chì sunphat và do đó, tiềm năng của VQG trở nên khả quan hơn; điều này sẽ dẫn đến việc ngăn cản sự tiến hóa của hydro
- Để bù đắp cho điện áp NP giảm, các bản cực dương trở nên tích cực hơn và xảy ra quá trình ăn mòn và oxy hóa nhiều hơn (để điện áp phao đặt vào không bị thay đổi). Do đó, oxy được tạo ra sẽ bị giảm trên NP, điều này tiếp tục xảy ra phân cực dẫn đến tiềm năng tích cực hơn cho NP.
Do sự thu hút hiện tại để tái tổng hợp oxy, dòng điện nổi đối với pin VRLA cao hơn khoảng ba lần so với các sản phẩm bị ngập nước, như đã được Berndt chỉ ra [D. Berndt, Hội thảo và Triển lãm Pin ERA lần thứ 5, Luân Đôn, Vương quốc Anh, tháng 4 năm 1988, Phiên 1, Bài báo 4. 2. RF Nelson ở Rand, DAJ; Moseley, PT; Garche. Chữ J; Parker, CD (Eds.) Ắc quy axit-chì được điều chỉnh bằng van, Elsevier, New York, 2004, Chương 9, trang 258 và tiếp theo. ].
Bảng 4. Sạc nổi: So sánh dòng điện nổi, sự biến đổi nhiệt và loại bỏ nhiệt cho pin có lỗ thông hơi và pin VRLA
|
Thông tin chi tiết |
Ô bị ngập |
Tế bào VR |
Nhận xét |
|
Điện áp nổi trên mỗi ô, Volts |
2.25 |
2.25 |
Cùng một điện áp phao |
|
Dòng điện phao cân bằng, mA / 100 Ah |
14 |
45 |
Nhiều hơn khoảng 3 lần trong pin VR |
|
Đầu vào năng lượng tương đương, mW |
31,5 mW (2,25 VX 14 mA). |
101,25 mW (2,25 VX 45 mA). |
Nhiều hơn khoảng 3 lần trong pin VR |
|
Nhiệt được loại bỏ thông qua khí, 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% ) |
Một phần mười ô bị ngập |
|
Cân bằng nhiệt, mW |
31,5-20,72 = 10,78 |
101,25 – 5,9 = 95,35 |
|
|
Chuyển đổi dòng điện tích nổi thành nhiệt, phần trăm |
10.8 |
95 |
Khoảng 9 lần trong pin VR |
- Điện áp nạp và nạp khí
Thông thường, hiệu suất chu trình oxy ở điện áp phao được khuyến nghị sẽ tái kết hợp tất cả oxy được tạo ra ở bản cực dương thành nước ở bản cực âm và do đó không xảy ra hoặc mất nước không đáng kể, và quá trình tiến hóa hydro bị ức chế.
Tuy nhiên, nếu điện áp hoặc dòng điện được khuyến nghị bị vượt quá, hiện tượng thoát khí sẽ bắt đầu xảy ra. Tức là, việc tạo ra oxy vượt quá khả năng tái tổng hợp khí của tế bào. Trong những trường hợp cực đoan, cả hydro và oxy đều được phát triển, và sự mất nước xảy ra, kèm theo đó là sự sinh nhiệt nhiều hơn.
Bảng 5. Phát thải khí và dòng điện nổi ở các điện áp nổi khác nhau của tế bào VR chất điện phân có tráng men, 170 Ah
[Phỏng theo C&D Technologies www. cdtechno .com / pdf / ref / 41_2128_0212.pdf
Hình 17, Trang 21]
|
Điện áp sạc, Volts |
Tạo khí gần đúng, ml mỗi phút |
Tạo khí gần đúng, ml trên Ah mỗi phút º |
Dòng điện gần đúng, Ampe |
Dòng điện gần đúng, miliampe trên Ahº |
|
< 2.35 |
Không |
Không |
— |
|
|
2.35 Bắt đầu hút khí |
— |
— |
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 Giá trị được tính toán
- Sạc điện áp và dòng điện
Bảng 6. Điện áp nổi so với dòng điện nổi cho pin VRLA và AGM
[Phỏng theo C&D Technologies www. cdtechno.com /pdf/ref/41_2128_0212.pdf
Hình 18, Trang 22]
|
Điện áp nổi (Volts) |
Hiện tại, mA trên Ah |
|
|
Pin thực tế ảo tăng cường |
Pin 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 |
Bảng 7. Dòng điện nổi cho pin canxi, gel và AGM VRLA ngập nước ở các nhiệt độ khác nhau cho 2,3 volt trên mỗi cell sạc nổi
[Phỏng theo C&D Technologies www. cdtechno. com / pdf / ref / 41_2128_0212.pdf
Hình 19, Trang 22]
|
Nhiệt độ tế bào, ° C |
Hiện tại, mA trên Ah 20 |
||
|
Pin canxi bị ngập |
Pin thực tế ảo tăng cường |
Pin 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 |
- Điện áp nổi, nhiệt độ hoạt động và tuổi thọ
Sạc quá mức cao hơn điện áp phao khuyến nghị sẽ làm giảm đáng kể tuổi thọ của pin. Biểu đồ này cho thấy ảnh hưởng đến tuổi thọ của việc sạc quá nhiều pin gel.
Bảng 8. Phần trăm chu kỳ tuổi thọ của tế bào gel so với điện áp sạc lại (Điện áp khuyến nghị cho lần sạc 2,3 đến 2,35 V trên mỗi tế bào)
www. Eastpenn-deka. com / asset / base / 0139.pdf
|
Sạc điện áp |
Phần trăm vòng đời của tế bào gel |
|
Khuyến khích |
100 |
|
0,3 V nữa |
90 |
|
Thêm 0,5 |
80 |
|
0,7 nữa |
40 |
Ron D. Brost [Ron D. Brost, Proc. Hội nghị pin hàng năm thứ mười ba. Ứng dụng và Tiến bộ, Đại học California, Long Beach, 1998, trang 25-29.] đã báo cáo kết quả đạp xe trên 12V
VRLA (Delphi) đến 80% DOD ở 30, 40 và 50 o C. Pin phải xả 100% ở 2 giờ sau mỗi 25 chu kỳ ở 25 p C để xác định dung lượng. Kết quả cho thấy vòng đời của chu kỳ ở 30 o C là khoảng 475 trong khi, con số giảm xuống 360 và 135, tương ứng ở 40 và 50 o C.
Mối quan hệ giữa điện áp phao, nhiệt độ phao và tuổi thọ
Hình 3. Sự phụ thuộc của tuổi thọ phao vào điện áp của phao và nhiệt độ của phao
[Malcolm Winter, Hội thảo về pin ERA lần thứ 3, ngày 14 tháng 1 năm 1982, Luân Đôn, (Báo cáo ERA số 81-102, trang 3.3.1. đến
- Khối lượng chất điện phân và sự tăng nhiệt độ trong quá trình tích điện nổi
Nhiệt độ tăng trong quá trình sạc là ít nhất trong các ô bị ngập nước và nhiều nhất trong các ô AGM VR. Lý do nằm ở thể tích của chất điện phân mà các loại tế bào khác nhau có. Bảng sau đây minh họa thực tế này. Do khối lượng chất điện phân cao hơn so với tế bào AGM nên tế bào gel có thể chịu được sự phóng điện sâu hơn.
Bảng 9. Loại pin và khối lượng tương đối của chất điện phân
sv-zanshin .com / r / manuals / sonnenschein _gel_handbook_part1.pdf]
|
Ô bị ngập, OPzS |
Tế bào tăng sinh, tế bào Sonnenschein A600 |
Tế bào AGM, Absolyte IIP |
Tế bào tăng sinh, tế bào Sonnenschein A400 |
Tế bào AGM, Marathon M, FT |
|
1 |
0,85 đến 0,99 |
0,55 đến 0,64 |
— |
— |
|
— |
1 |
0,61 đến 0,68 |
1 |
0,56 đến 0,73 |
|
— |
1,5 đến 1,7 |
1 |
1,4 đến 1,8 |
1 |
- Điện áp lan truyền trên phí phao
Điện áp lan truyền trong một chuỗi pin VR vận hành bằng phao thay đổi ở các khoảng thời gian khác nhau sau khi bắt đầu sạc phao. Ban đầu, khi các tế bào có nhiều chất điện giải hơn so với tình trạng bị bỏ đói, các tế bào sẽ có điện áp cao hơn và những tế bào có sự tái tổ hợp tốt sẽ biểu hiện điện áp tế bào thấp hơn (do giảm điện thế tấm âm); Các tế bào có lượng axit cao hơn sẽ có các bản cực âm phân cực, điều này sẽ thể hiện điện thế tế bào cao hơn dẫn đến quá trình tiến hóa hydro.
Mặc dù tổng của tất cả các điện áp ô riêng lẻ bằng điện áp chuỗi được áp dụng, nhưng các điện áp ô riêng lẻ sẽ không giống nhau cho tất cả; một số sẽ có điện áp cao hơn (do điều kiện không bị đói và quá trình tiến hóa hydro) so với điện áp ấn tượng trên mỗi tế bào và những loại khác sẽ có điện áp thấp hơn (do chu kỳ oxy). Một ví dụ
của hiện tượng này được đưa ra bởi Nelson [1. RF Nelson ở Rand, DAJ; Moseley, PT; Garche. Chữ J; Parker, CD (Eds.) Ắc quy axit-chì được điều chỉnh bằng van, Elsevier, New York, 2004, Chương 9, trang 266 và tiếp theo . 2. RF Nelson, Kỷ yếu Hội thảo Quốc tế về Pin Axit-Chì lần thứ 4, San Francisco, CA, Hoa Kỳ, 25–27 tháng 4 năm 1990, trang 31–60.].
Bảng 10. Dữ liệu trải rộng điện áp từng tế bào cho các tế bào VR lăng trụ 300 Ah trong một mảng 48-V / 600-Ah nổi ở 2,28 vôn trên mỗi tế bào.
[RF Nelson ở Rand, DAJ; Moseley, PT; Garche. Chữ J; Parker, CD (Eds.) Ắc quy axit-chì được điều chỉnh bằng van , Elsevier, New York, 2004, Chương 9, trang 266 và tiếp theo ]
|
Điện áp ban đầu |
Sau 30 ngày ‘phí thả nổi |
Sau 78 ngày ‘phí thả nổi |
Phí thả nổi sau 106 ngày |
||||
|
Dải điện áp, V |
Spread, mV |
Dải điện áp, V |
Spread, mV |
Dải điện áp, v |
Spread, mV |
Dải điện áp, V |
Spread, mV |
|
2,23 đến 2,31 |
80 |
2,21 đến 2,37 |
160 |
2,14 đến 2,42 |
280 |
2,15 đến 2,40 |
250 |
Có thể thấy rằng một số tế bào có thể chuyển sang giai đoạn tạo khí (2,42 V) và một số thấp hơn mức điện áp ấn tượng là 2,28 V trên mỗi tế bào.
Một số tác giả tin rằng điện áp của tế bào ổn định trong vòng sáu tháng kể từ khi vận hành phao và sự thay đổi của điện áp tế bào sẽ nằm trong khoảng ± 2,5% giá trị trung bình. Điều này có nghĩa là đối với giá trị trung bình của 2,3
VOLTS MỖI TẾ BÀO, sự thay đổi sẽ nằm trong khoảng 2,24 – 2,36 (tức là nhỏ hơn hoặc bằng 60mV đối với hoạt động 2,3V). [ Hans Tuphorn, J. Power Sources, 40 (1992) 47-61 ]
Hinh 4. Sự biến đổi của tế bào thành điện áp di động của bộ lưu điện 370V Pin phao mới được sạc với điện áp nổi = 2,23 Vpc
[Hans Tuphorn, J. Power Sources, 40 (1992) 47-61]
- Sạc nổi và tầm quan trọng của việc kiểm soát điện áp di động:
Điều rất cần thiết là kiểm soát điện áp của tế bào trong khoảng thời gian sạc nổi. Thí nghiệm được tiến hành trên pin VR viễn thông 48V / 100Ah minh họa thực tế này.
Các ô được thả nổi ở 2,3 V mỗi ô với dòng điện bằng 0 . 4 – 0 . 6 mA / Ah và nhiệt độ cuối
ô, ô trung tâm và môi trường xung quanh bằng nhau). Điện áp phao cho chuỗi là 2,3 V x 24 ô = 55,2 V.
Bảng 11. 2.3 V Sạc nổi của pin Viễn thông Pin 48 V, 100 Ah, với dòng điện 0 . 4 – 0 . 6 mA / Ah
[Matthews, K; Papp, B, RF Nelson, trong Nguồn điện 12 , Keily, T; Baxter, BW (eds) International Power Sources Symp. Ủy ban, Leatherhead, Anh, 1989, trang 1 – 31]
|
Không. của các tế bào bị đoản mạch |
Điện áp của các ô tăng lên, Volts |
Dòng điện nổi tăng lên (mA mỗi Ah) |
Nhiệt độ tế bào tăng lên, ° C |
Khoảng thời gian tăng nhiệt độ nói trên, giờ |
Nhận xét |
|
Một |
2,4 (55,2 ÷ 23) |
2.5 |
1 |
24 |
Không tăng nhiệt độ |
|
Hai |
2,51 (55,2 ÷ 22) |
11 |
5 |
24 |
Tăng nhiệt độ tối thiểu |
|
Số ba |
2,63 (55,2 ÷ 21) |
50 |
12 |
24 |
Bắt đầu tham gia quá trình chạy nhiệt |
|
Bốn |
2,76 (55,2 ÷ 20) |
180 |
22 |
1 |
Đi vào tình trạng chạy nhiệt. Khí H 2 S sinh ra |
Dữ liệu trên chỉ ra rằng việc đoản mạch 1 hoặc 2 ô sẽ không phải là thảm họa theo quan điểm nhiệt.
Với điều kiện là tế bào VR không được sử dụng trong các điều kiện lạm dụng (ví dụ: > 60 ° C và dòng sạc cao hoặc điện áp nổi cao hơn 2,4 V trên mỗi cell), chúng không thải ra khí H2S hoặc SO2. Nếu những khí này được tạo ra, các thành phần đồng và đồng thau xung quanh cũng như các bộ phận điện tử khác sẽ bị nhiễm bẩn và hoen ố. Vì vậy, điều cần thiết là phải theo dõi điện áp di động của pin trên phao.
- Sự chạy trốn nhiệt
Điện áp nổi và dòng điện phao cao dẫn đến nhiệt độ tế bào cao hơn. Do đó, thông gió tốt là điều bắt buộc đối với tất cả các loại pin. Khi nhiệt độ được tạo ra bên trong tế bào VR (do chu trình oxy và các yếu tố khác), không thể bị tiêu tan bởi hệ thống tế bào, nhiệt độ sẽ tăng lên. Khi tình trạng này kéo dài trong một thời gian dài, hiện tượng khô chất điện phân và nhiệt độ tăng do sinh khí (O 2 và H 2 ) sẽ dẫn đến hỏng bình tế bào và có thể xảy ra hiện tượng nổ.
Các số liệu đưa ra dưới đây cho thấy một số ví dụ về kết quả của hiện tượng thoát nhiệt:
Hình 5. Hiệu ứng chạy trốn nhiệt
[https: // www. cpsiwa. com / wp-content / uploads / 2017/08 / 14.-VRLA-Battery-White-Paper-Final-1.pdf]
- Phao điện áp sạc và hệ số gia tốc ăn mòn tấm dương
Điện áp sạc có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ VRLA như nhiệt độ. Tốc độ ăn mòn của dầm dương phụ thuộc vào điện thế mà tấm được duy trì. Hình [ Piyali Som và
Joe Szymborski, Proc. Hội nghị pin hàng năm lần thứ 13 Ứng dụng & Tiến bộ, tháng 1 năm 1998, Đại học Bang California, Long Beach, CA trang 285-290] cho thấy tốc độ ăn mòn lưới có phạm vi giá trị tối thiểu là mức phân cực tấm tối ưu (tức là từ 40 đến 120 mV). Mức phân cực tấm này tương ứng với cài đặt điện áp nổi tối ưu. Nếu mức phân cực tấm dương (PPP) thấp hơn hoặc cao hơn mức tối ưu, tốc độ ăn mòn lưới điện sẽ tăng nhanh chóng.
Hình 6. Tăng tốc ăn mòn lưới dương so với phân cực tấm dương
[Piyali Som và Joe Szymborski, Proc. Hội nghị pin hàng năm lần thứ 13 Ứng dụng & Tiến bộ, Tháng 1
1998, Đại học Bang California, Long Beach, CA trang 285-290]
- Điện thế mảng và phân cực
Mối quan hệ giữa điện áp nổi và phân cực tấm dương (PPP) là rất quan trọng. Hình 7 cho thấy một ví dụ về mức phân cực tấm dương (PPP) cho các điện áp nổi khác nhau ở bốn nhiệt độ khác nhau. Sự phân cực là độ lệch so với điện áp hở mạch (OCV) hoặc điện thế cân bằng. Do đó, khi một tế bào axit-chì có OCV là 2,14 V (OCV phụ thuộc vào mật độ axit được sử dụng để làm đầy pin (OCV = trọng lượng riêng + 0,84 V) được thả nổi ở hiệu điện thế 2,21 V, nó bị phân cực bằng 2210- 2140 = 70 mV. Mức độ phân cực tấm tối ưu nằm trong khoảng từ 40 đến 120 mili vôn. Điện áp phao được khuyến nghị là 2,30 V trên mỗi ô.
Hình 7. Ví dụ về hiệu ứng điện áp nổi đối với phân cực bản cực dương [Piyali Som và Joe Szymborski, Proc. 13thứ tự Pin hàng năm Conf. Ứng dụng & Tiến bộ, tháng 1 năm 1998, Đại học Bang California, Long Beach, CA trang 285-290]
- Phao sạc pin ô tô
Nếu một người muốn sạc pin nổi cho ắc quy ô tô (hoặc ắc quy khởi động ô tô hoặc pin SLI), anh ta nên sử dụng bộ sạc tiềm năng liên tục cũng có thể đặt giới hạn hiện tại. Hệ thống ô tô tích hợp được thiết kế để sạc pin ô tô ở chế độ sạc tiềm năng không đổi đã được sửa đổi. Chế độ này sẽ không bao giờ cho phép pin vượt quá giới hạn điện áp đã đặt và vì vậy nó rất an toàn.
Thời gian để sạc hoàn toàn cho ắc quy ô tô phụ thuộc vào trạng thái sạc của nó, tức là ắc quy được xả hoàn toàn hay còn một nửa hoặc đã xả hết và để trong vài tháng mà không cần sạc lại.
Tùy thuộc vào định mức hiện tại (định mức ampe) của bộ sạc và dung lượng của pin, một vài giờ hoặc hơn 24 giờ.
Ví dụ, ắc quy ô tô loại 12V, dung lượng 60 Ah, nếu xả hết có thể sạc lại trong 25 đến 30 giờ với điều kiện bộ sạc có khả năng nạp điện cho ắc quy ở mức 2 đến 3 ampe.
Nếu bạn không biết dung lượng Ah, bạn có thể tìm ra dung lượng bằng một số phương pháp:
- Từ nhãn trên pin
- Biết loại pin cho chiếc xe cụ thể đó từ đại lý.
- Từ xếp hạng dung lượng dự trữ (RC) nếu được cung cấp trên pin
- Từ xếp hạng CCA (ampe tay quay lạnh) nếu được cung cấp trên pin (Tham khảo Tiêu chuẩn Ấn Độ hoặc bất kỳ tiêu chuẩn pin Starter nào cung cấp xếp hạng RC và CCA. Ví dụ IS 14257).
Theo đó, chúng ta có thể điều chỉnh thời gian sạc pin.
Luôn luôn khuyến khích ngắt kết nối pin khỏi bộ sạc khi nó đã được sạc đầy. Điện áp sẽ không đổi nếu pin được sạc đầy. Ngoài ra, ampe kế trên bộ sạc sẽ hiển thị dòng điện rất thấp trong khoảng từ 0,2 đến 0,4 ampe không đổi trong hai đến ba giờ.
- Phao sạc LiFePO 4 pin
Việc sạc pin VR và LiFePO 4 là pin giống nhau ở các khía cạnh:
- Giai đoạn 1: Cả hai đều có thể bắt đầu sạc ở chế độ dòng điện không đổi (CC) (đầu vào lên đến 80%)
- Giai đoạn 2: Chuyển sang chế độ CP khi đạt đến điện áp đặt (Sạc đầy)
- Giai đoạn 3: Giai đoạn thứ ba là điện tích nhỏ giọt (Tùy chọn trong trường hợp tế bào VR và không cần thiết trong trường hợp tế bào LiFePO 4 do nguy cơ phóng điện quá mức và các phản ứng có hại đi kèm ở cả hai điện cực).
Sự khác biệt trong giai đoạn đầu tiên đối với hai loại pin là dòng sạc. Trong trường hợp LiFePO 4 ô, dòng điện có thể cao tới 1 C ampe. Nhưng trong trường hợp pin VR, khuyến nghị tối đa là 0,4 CA. Do đó, thời lượng giai đoạn đầu sẽ rất ngắn trong trường hợp pin LiFePO 4 , chỉ khoảng một giờ. Nhưng đối với pin VR, giai đoạn này sẽ mất 2 giờ ở 0,4 CA và 9 giờ ở 0,1 C A.
Như trong giai đoạn đầu, giai đoạn thứ hai cũng mất ít thời gian hơn trong trường hợp LiFePO 4 cell (thấp nhất là 15 phút), trong khi mất 4 giờ (0,4 CA) đến 2 giờ (0,1 CA).
Do đó, tổng thể, các tế bào LiFePO 4 mất khoảng 3 đến 4 giờ trong khi các tế bào VR mất 6 giờ (ở mức sạc 0,4 CA và 2,45 V CP) đến 11 giờ (ở mức phí 0,1 CA và 2,30 V CP)
Hình 8. Điện áp không đổi của tế bào VR Panasonic ở 2,45 V và 2,3V trên mỗi tế bào ở các dòng điện ban đầu khác nhau [https: //eu.industrial. panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf]
Ghi chú:
Điều kiện kiểm tra:
Xả: Dòng điện không đổi 0,05 CA (tốc độ 20 giờ)
Điện áp cắt: 1,75 V mỗi ô
Sạc: 2,45 V mỗi ô —————–
2,30 V mỗi ô ___________
Nhiệt độ: 20 ° C
Hình 9. Cấu hình sạc pin VRLA
[https: // www. điện-âm. com / blog / how-to-charge-lithium-iron- phosphate-lifepo4-battery /]
Hình 10. Cấu hình sạc pin LiFePO 4
[https: // www. power-sonic.com/blog/how-to-charge-lithium-iron-phosphate -lifepo4-battery /]
Như đã đề cập ở phần đầu, giai đoạn tích điện nhỏ giọt không cần thiết đối với LiFePO 4 cell. Nó có thể cần thiết cho các tế bào VR sau thời gian lưu trữ vài tháng. Nhưng nếu dự kiến sử dụng bất kỳ thời gian nào, các tế bào VR có thể được sạc nhỏ giọt ở mức 2,25 đến 2,3 V trên mỗi tế bào.
Các tế bào LiFePO 4 không nên được lưu trữ ở 100% SOC và chỉ cần được xả và sạc đến 70% SOC một lần trong 180 ngày đến 365 ngày lưu trữ là đủ.
Điện áp sạc (ví dụ tối đa 4,2 V trên mỗi ô) phải được kiểm soát trong khoảng ± 25 đến 50 mV trên mỗi ô, tùy thuộc vào hóa học của tế bào, kích thước tế bào và nhà sản xuất. Ban đầu đặt dòng điện có cường độ 1C ampe cho đến khi đạt được giới hạn điện áp của tế bào. Sau đó, chế độ CP được bật. Khi đạt đến điện áp tối đa, dòng điện đi xuống với tốc độ ổn định cho đến khi kết thúc quá trình sạc ở dòng điện xấp xỉ 0,03 C, tùy thuộc vào trở kháng của tế bào. Với cường độ dòng điện ban đầu là 1 C ampe, pin lithium-ion có thể sạc đầy trong 2,5 đến 3 giờ.
Một số nhà sản xuất cho phép tăng cường độ dòng điện ban đầu lên 1,5 C ampe. Nhưng dòng điện ban đầu 2,0 C ampe thường không được các nhà sản xuất cho phép, vì dòng điện cao hơn không làm giảm đáng kể thời gian sạc. [Walter A. van Schalkwijk trong Những tiến bộ trong pin Lithium-Ion, Walter A. van Schalkwijk và Bruno Scrosati (Eds.), Kluwer Academic, New York, 2002, Ch 15, trang 463 et seq. ]
Mặc dù thời gian sạc rất ngắn được yêu cầu cho LiFePO 4 cell, nhưng cần lưu ý rằng khoản đầu tư sẽ rất cao cho một bộ sạc như vậy nếu xét đến công suất của bộ sạc.
Về mặt thực tế, chúng ta có thể sạc pin Li-ion 100 Ah ở 100 ampe (1C ampe) trong khi pin VR tương đương có thể được sạc ở mức tối đa 40 ampe (0,4C ampe). Dòng điện đầu cuối đối với các tế bào Li sẽ là 3 ampe đối với pin này, trong khi đối với pin VR, dòng điện nổi cuối sạc sẽ là khoảng 50 mA. Tổng thời lượng sạc sẽ là 3 đến 4 giờ đối với tế bào Li và tế bào VR, sẽ là khoảng 10 giờ.
Không cần sạc nhỏ giọt đối với tế bào Li trong khi đối với tế bào VRLA, chúng có thể cần sạc nhỏ giọt sau 3 đến 4 tháng. Tế bào VR có thể được lưu trữ ở 100% SOC, trong khi tế bào Lithium phải được lưu trữ ở dưới 100% SOC.
Pin Li-ion đã được sạc đầy sẽ không được sạc thêm. Bất kỳ dòng điện nào được cung cấp cho pin Li-ion đã được sạc đầy sẽ dẫn đến hỏng pin. Có thể chịu đựng được một chút sạc quá mức, nhưng điều kiện khắc nghiệt sẽ dẫn đến nổ và bắn nếu không được bảo vệ bởi hệ thống quản lý pin (BMS)
Để đọc thêm, vui lòng tham khảo https://battlebornbataries.com/charging-battleborn-lifepo4-bataries/
https://www.electronicsweekly.com/market-sectors/power/float-charging-lithium-ion-cells-2006-02/
Hình 11. Các giai đoạn tính phí cho một thuật toán điện tích Li-ion tiêu chuẩn
[Walter A. van Schalkwijk trong Những tiến bộ trong pin Lithium-Ion, Walter A. van Schalkwijk và Bruno Scrosati (Eds.), Kluwer Academic, New York, 2002, Ch 15, trang 464.]
- Phao sạc pin lithium ion – điện áp nổi lithium ion
Không cần sạc nổi đối với pin Li-ion. Chúng cũng không nên được bảo quản trong tình trạng đã được sạc đầy. Chúng có thể được xả và tính phí đến 70% SOC một lần trong 6 đến 12 tháng nếu dự kiến bảo quản lâu.
sạc nổi và sạc nhỏ giọt
- Sự khác biệt giữa sạc nhỏ giọt và sạc nổi là gì?
Sạc lừa là một khoản phí duy trì để nạp vào khoản phí. Phí bảo trì chỉ bù đắp cho quá trình tự xả. Tùy thuộc vào độ tuổi và tình trạng của pin, mật độ dòng điện là 40
công suất danh định đến 100 mA / 100 Ah có thể cần thiết trong thời gian sạc bảo trì (phí nhỏ giọt). Những pin này nên được sạc lại sau mỗi lần xả. Sau khi hết pin đã sạc đầy, cần ngắt kết nối khỏi bộ sạc. Nếu không, pin sẽ bị hỏng.
Phí phao là điện áp không đổi liên tục và pin luôn được chuẩn bị để cung cấp năng lượng cần thiết vì nó luôn ở trong tình trạng được sạc đầy.
Bạn có thể sạc pin trong bao lâu?
Điện áp tích điện nổi được giữ ở giá trị đủ cao để bù cho quá trình tự phóng điện của pin và duy trì pin luôn trong tình trạng được sạc đầy nhưng đủ thấp hơn để giảm thiểu sự ăn mòn của lưới điện dương. Dòng điện phụ thuộc phần lớn vào cấu hình tải. Dòng điện sẽ cao hơn sau khi giảm tải. Pin không bao giờ bị sạc quá mức trong chế độ này. Khi không hoạt động trong một thời gian dài, dòng điện phao sẽ là 200 đến 400 mA trên 100 Ah dung lượng.
Pin không bao giờ được ngắt kết nối với bộ sạc. Pin nổi trên thanh bộ sạc.
- Cách tính dòng sạc phao
Bộ sạc phao cung cấp dòng điện sau khi cảm nhận được điện áp của pin. Vì vậy, không cần phải tính toán điện tích hiện tại. Chỉ, người ta có thể giới hạn dòng khởi động ban đầu ở mức tối đa là 0,4C ampe. Vì sạc phao là một bộ sạc tiềm năng không đổi, nó sẽ tự động giảm dòng điện đến mức cần thiết. Thay vào đó, pin sẽ chỉ nhận được những gì nó muốn. Thông thường, tất cả pin VR được thả nổi ở 2.3 V trên mỗi cell. Pin được sạc đầy sẽ chỉ nhận được từ 0,2 đến 0,4 A trên 100 Ah dung lượng pin.
- Sự khác biệt giữa sạc tăng và sạc nổi
Sạc tăng cường là một phương pháp sạc dòng điện tương đối cao được sử dụng khi pin đã xả được yêu cầu sử dụng trong trường hợp khẩn cấp khi không còn pin khác và SOC không đủ cho
công việc khẩn cấp. Do đó, pin axit-chì có thể được sạc ở dòng cao tùy thuộc vào thời gian có sẵn và SOC của pin. Kể từ khi bộ sạc nhanh có sẵn ngày nay, ngày nay sạc tăng cường đã trở nên quen thuộc. Thông thường các bộ sạc tăng áp như vậy bắt đầu sạc ở 100A và giảm dần đến 80A. Điều quan trọng nhất là nhiệt độ không được để quá 48-50 o C.
Phí nổi là một điện tích tiềm năng không đổi liên tục ở 2,25 đến 2,3 V trên mỗi tế bào VR. Phí phao giữ cho pin luôn sẵn sàng cung cấp năng lượng bất cứ lúc nào cần thiết. Pin luôn được duy trì ở mức này và sau khi mất điện, bộ sạc sẽ cung cấp dòng điện cao, giảm xuống khoảng 0,2 đến 0,4 A trên 100 Ah dung lượng pin khi pin được sạc đầy.
- Hấp thụ sạc và sạc nổi
Các sạc dòng điện không đổi ở chế độ sạc CC-CP (IU) khi pin nhận được hầu hết đầu vào được gọi là “giai đoạn sạc số lượng lớn ”và phí chế độ tiềm năng không đổi trong đó mức giảm dần hiện tại được gọi là “Giai đoạn sạc hấp thụ ” và điện áp sạc ở chế độ CP này được gọi là điện áp hấp thụ.
Hy vọng bài viết này đã được sử dụng cho bạn. Nếu bạn có gợi ý hoặc câu hỏi, vui lòng viết thư cho chúng tôi. Đọc tính phí phao bằng tiếng Hindi trong menu ngôn ngữ khác. Vui lòng xem liên kết để đọc thêm về sạc phao
