Μπαταρία - για ποιο σκοπό;

Χρόνος ανάγνωσης 5 λεπτά

Ενημέρωση - Νοέμβριος 28, 2023

Ποιος τύπος μπαταρίας για ποιον σκοπό; Το ερώτημα αυτό προκύπτει με την αύξηση του αριθμού των τύπων μπαταριών.

Το παλιό καλό Μπαταρία μολύβδου-οξέος ως μπαταρία εκκίνησης έξι κυψελών για αυτοκίνητο ή μοτοσικλέτα. Βαριά, μεγάλη, υψηλής συντήρησης. Έπρεπε συχνά να ελέγχετε την οξύτητα και το επίπεδο του 37% θειικού οξέος, να συμπληρώνετε με αποσταγμένο νερό και να βεβαιώνεστε ότι οι πιτσιλιές οξέος δεν λερώνουν τα ρούχα σας.
Αντίθετα με την υπόθεση ότι η μπαταρία μολύβδου-οξέος πρέπει να αντιπροσωπεύει το βαρύτερο διαμέτρημα, με 200 Ah ζυγίζει περίπου 45 kg.

Στη συνέχεια ήρθε η Μπαταρίες Gel ακριβώς το σωστό. Το πυριτικό οξύ προκαλεί τη ζελατινοποίηση του θειικού οξέος. Δεν χρειάζεται συμπλήρωση με αποσταγμένο νερό, ούτε πιτσιλιές οξέος. Επίσης, είναι ιδανικό για κυκλικά φορτία. Η τέλεια μπαταρία, με μεγάλη διάρκεια ζωής 12 ... 20 ετών (20 °C), 6 ... 10 έτη (30 °C), ή 3 ... 5 έτη (40 °C) ή σε κύκλους φόρτισης: 1.800 σε 30 %, 750 σε 50 % και 500 κύκλους σε 80 % εκφόρτιση,
Η μπαταρία τζελ σε έκδοση 200 Ah ζυγίζει 60 κιλά.

Το Μπαταρία AGM (Absorbent Glass Mat) έχει ένα χαλί από ίνες γυαλιού κορεσμένο με θειικό οξύ, έχει πολύ χαμηλή εσωτερική αντίσταση και επομένως χαμηλή αυτοεκφόρτιση. Έχει πολύ καλή ικανότητα ψυχρής εκκίνησης και προτιμάται για εφαρμογές με υψηλές απαιτήσεις ρεύματος. Ωστόσο, ούτε στις μπαταρίες gel ούτε στις μπαταρίες AGM αρέσει η βαθιά εκφόρτιση. Η διάρκεια ζωής είναι 7 ... 10 έτη (20 °C), 4 έτη (30 °C) ή 2 έτη (40 °C) ή σε κύκλους φόρτισης: 1.500 σε 30 % εκφόρτιση, 600 σε 50 % εκφόρτιση και 400 κύκλους σε 80 % εκφόρτιση.
Μια μπαταρία AGM 200 Ah ζυγίζει 51 kg.

Τέλος, στρογγυλοποιήστε Μπαταρίες λιθίου (LiFePo4) συμπληρώνουν τη γκάμα των προϊόντων. Σε σύγκριση με τους προηγούμενους τύπους, εξοικονομούν περίπου 70 % σε βάρος με την ίδια χωρητικότητα, προσφέρουν περίπου τετραπλάσιο ρεύμα κατά τη διαδικασία εκκίνησης και περίπου δεκαπλάσιο αριθμό πιθανών κύκλων φόρτισης. Μια φόρτιση κατά 80% ανταμείβεται με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, ενώ μια μόνιμη φόρτιση στα 100 % καταπονεί τη μπαταρία και μειώνει τη διάρκεια ζωής της. Παρέχει αξιόπιστα 80 % της χωρητικότητάς της σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών από 50 °C έως -20 °C. Ωστόσο, απαιτεί τουλάχιστον 5 °C για τη φόρτιση. Ορισμένοι προμηθευτές προσφέρουν επομένως μπαταρίες με ενσωματωμένο θερμαντήρα που εγγυάται αυτή την ελάχιστη θερμοκρασία. Η διάρκεια ζωής σε κύκλους φόρτισης: έως 5.000 κύκλους σε 50 % εκφόρτιση, 3.000 κύκλους σε 70 % εκφόρτιση και 2.500 κύκλους σε 80 % εκφόρτιση.
Με βάρος περίπου 14 kg, μια μπαταρία LiFePo4 200 Ah είναι σχεδόν ελαφριά.

Γίνεται διάκριση μεταξύ μπαταριών LiFePo4 με ή χωρίς ενσωματωμένο BMS (Σύστημα διαχείρισης μπαταρίας). Το BMS χρησιμεύει ως προστατευτικό στοιχείο κατά της υπερφόρτισης και της βαθιάς εκφόρτισης και εξασφαλίζει επίσης μια ισορροπημένη κατάσταση φόρτισης για όλες τις περιεχόμενες κυψέλες (τέσσερις κυψέλες για 12 V). Εάν δεν περιλαμβάνεται BMS, πρέπει να αγοραστεί και να συνδεθεί ξεχωριστά.
BMS χωρίς ενσωματωμένο Εξισορροπητής (αυτόματη εξισορρόπηση κυττάρων) προσφέρεται. Σε αυτή την περίπτωση, αυτό πρέπει επίσης να παραγγελθεί και να συνδεθεί ξεχωριστά.

Γενικά: καμία μπαταρία δεν αγαπά τις υψηλές θερμοκρασίες. Αισθάνονται πιο άνετα στους 20 °C.

Τα χαρακτηριστικά φόρτισης και εκφόρτισης κάθε τύπου μπαταρίας αναλύονται λεπτομερέστερα παρακάτω. Οι έξυπνοι φορτιστές προσδιορίζουν πλήρως αυτόματα τον σωστό τύπο μπαταρίας και μεταβαίνουν στην κατάλληλη λειτουργία φόρτισης και συντήρησης. Οι φορτιστές που μπορούν να μεταβούν χειροκίνητα στον κατάλληλο τύπο μπαταρίας πρέπει να ρυθμιστούν ανάλογα. Οι φορτιστές που μπορούν να φορτίζουν μόνο έναν συγκεκριμένο τύπο πρέπει να αντικαθίστανται με κατάλληλη συσκευή όταν αλλάζει ο τύπος της μπαταρίας.

Ορολογία

Στην τεχνολογία φόρτισης μπαταριών, γίνεται διάκριση μεταξύ έως και τεσσάρων διαφορετικών φάσεων της διαδικασίας φόρτισης. Οι φορτιστές έχουν κατά βάση πανομοιότυπες διαδικασίες και μπορεί ακόμη και να είναι σε θέση να αναγνωρίζουν ποιος τύπος μπαταρίας είναι συνδεδεμένος. Μία προσαρμοστικό ο έλεγχος λαμβάνει επίσης υπόψη την τρέχουσα κατανάλωση ενέργειας στη συμπεριφορά φόρτισης.

Μαζική

Μαζική αναφέρεται στη φόρτιση με σταθερό ρεύμα μέχρι να επιτευχθεί η τάση απορρόφησης της μπαταρίας.

Απορρόφηση

Απορρόφηση είναι η συνέχιση της διαδικασίας φόρτισης με μειούμενο ρεύμα αλλά σταθερή τάση (απορρόφησης) για περίοδο έως και 4 ώρες.

Float

Float είναι μια φόρτιση που διαρκεί 24 ώρες με πτώση τάσης έως 14 V, ακολουθούμενη από μια φάση απορρόφησης διάρκειας μιας ώρας.

Αποθήκευση

Αποθήκευση ακολουθεί τη φάση απορρόφησης μίας ώρας και διατηρεί την τάση στα 14 V έως και μία εβδομάδα.

Μπαταρία μολύβδου-οξέος

Πρώτον, πρέπει να γίνει διάκριση ως προς το αν η μπαταρία μολύβδου-οξέος χρησιμοποιείται κυκλικά, όπως στα οχήματα, ή, όπως σε μια παροχή ενέργειας έκτακτης ανάγκης, λειτουργεί σε κατάσταση αναμονής και φορτίζεται μόνιμα για να αντισταθμίσει την αυτοεκφόρτιση.

Η διαδικασία φόρτισης για τις κυκλικά χρησιμοποιούμενες μπαταρίες μολύβδου-οξέος χωρίζεται σε τρία στάδια:

• Φόρτιση με σταθερό ρεύμα έως και 16 ώρες σε 2,45 ... 2,5 V ανά κυψέλη
• Φόρτιση με σταθερή τάση 2,3 ... 2,35 V και συνεχώς μειούμενο ρεύμα για έως και 8 ώρες
• Trickle φόρτιση με 2,275 V ανά κυψέλη και ομοίως μειούμενο ρεύμα

Η τελική τάση εκφόρτισης, η οποία είναι συνώνυμη με τη βαθιά εκφόρτιση, είναι 1,8 V ανά κυψέλη, δηλαδή 1,8 x 6 = 10,8 V. Εάν η τάση πέσει κάτω από αυτό το επίπεδο, η μπαταρία μπορεί να υποστεί μόνιμη βλάβη σε σημείο που να είναι άχρηστη.

Μπαταρία gel-acid

Η διαδικασία φόρτισης είναι ίδια με την προηγούμενη, αλλά οι τάσεις φόρτισης είναι διαφορετικές.

2,35 .. 2,4 V, για μια μπαταρία 12 V που αντιστοιχεί σε 14,1 ... 14,4 V αντιπροσωπεύουν τις τιμές για την τάση συντήρησης και την τάση τέλους φόρτισης.

Ενώ μια μπαταρία μολύβδου-οξέος ανέχεται καλά την υπέρβαση της τάσης τέλους φόρτισης, οι μπαταρίες τζελ το δέχονται εξαιρετικά άσχημα και σταματούν γρήγορα να λειτουργούν.

Μπαταρία AGM

Οι μπαταρίες AGM συμπεριφέρονται πανομοιότυπα με τις μπαταρίες gel όσον αφορά τη διαδικασία φόρτισης/εκφόρτισης και τις τιμές τάσης, καθώς και την υπέρβαση της τάσης τέλους φόρτισης.

Μπαταρία λιθίου / LiFePo4

Οι μπαταρίες λιθίου / LifePo4 στα 12 V αποτελούνται από τέσσερις και όχι έξι κυψέλες. Αυτό σημαίνει ότι η τάση των κελιών είναι 3,2 V, η τελική τάση εκφόρτισης είναι 2,8 V και η τάση φόρτισης είναι 3,5 ... 3,6 V, ιδανικά 3,55 V.

Μόνο μπαταρίες πανομοιότυπου σχεδιασμού και χωρητικότητας μπορούν να συνδέονται μεταξύ τους σε συστοιχίες μπαταριών.

BMS

Το BMS είναι το Battery Management System με ετικέτα. Χρησιμοποιείται για την προστασία από βαθιά εκφόρτιση, όπως υπερφόρτιση, υπέρταση, βραχυκυκλώματα ή προσπάθειες φόρτισης σε θερμοκρασίες κάτω των 0°C.

Τα BMS περιέχουν είτε ενσωματωμένη είτε συνδεόμενη μονάδα Bluetooth, μέσω της οποίας μπορεί να δημιουργηθεί σύνδεση με την αντίστοιχη εφαρμογή σε κινητό τηλέφωνο ή tablet και να εμφανιστούν και, σε ορισμένες περιπτώσεις, να ρυθμιστούν όλα τα σχετικά δεδομένα μέτρησης.

Ωστόσο, η οθόνη θα πρέπει να ερμηνεύεται με κάποια "προσοχή", καθώς τα δεδομένα χωρητικότητας που εμφανίζονται είναι υπολογισμένες και όχι μετρημένες τιμές. Η καμπύλη τάσης μιας μπαταρίας LiFePo4 είναι σχεδόν γραμμική μεταξύ 25 και 95% και εμφανίζει μόνο μια διαφορά τάσης περίπου 0,05V σε αυτή τη διαφορά κατάστασης φόρτισης 70%.

Το BMS αντλεί συνεχώς χαμηλό ρεύμα από την μπαταρία, γι' αυτό και υπάρχει ο κίνδυνος εκφόρτισης της μπαταρίας μακροπρόθεσμα. Συνεπώς, συνιστάται η πλήρης επαναφόρτιση της μπαταρίας το αργότερο μετά από έξι μήνες αποθήκευσης, όταν δεν χρησιμοποιείται.

Ο φορτιστής δεν φορτίζει

Εάν το BMS έχει απενεργοποιηθεί λόγω υποβιβασμού της τάσης, αυτό μπορεί επίσης να απενεργοποιήσει τη λειτουργία φόρτισης μέσω ενός συνδεδεμένου φορτιστή, καθώς ορισμένοι φορτιστές απαιτούν μια ελάχιστη τάση για να μεταβούν σε λειτουργία φόρτισης.
Ο ευκολότερος τρόπος για να επανενεργοποιήσετε την επιλογή φόρτισης είναι να εφαρμόσετε τάση μεγαλύτερη από 14 V, π.χ. μέσω της γεννήτριας. Έτσι: Βάλτε μπροστά τον κινητήρα, ο εναλλάκτης παρέχει περίπου 14,5 V και έτσι απενεργοποιεί την απενεργοποίηση του BMS. Στη συνέχεια, ο κινητήρας μπορεί να σβήσει ξανά και ο συνδεδεμένος φορτιστής θα συνεχίσει τη φόρτιση ως συνήθως.

Εξισορροπητής

Οι μπαταρίες αποτελούνται από διάφορα μεμονωμένα στοιχεία. Αυτές συνδέονται σε σειρά και αθροίζουν την ονομαστική τάση της μπαταρίας. Θα μπορούσε κανείς να υποθέσει ότι όλα τα στοιχεία φορτίζονται και εκφορτίζονται εξίσου. Καθώς αυτό δεν συμβαίνει, θα πρέπει περιοδικά να συνδέετε όλα τα στοιχεία της μπαταρίας παράλληλα, να περιμένετε λίγο μέχρι να εξισωθούν οι τάσεις των στοιχείων και στη συνέχεια να ανακατασκευάσετε τη σύνδεση σε σειρά.

Ένας ενεργός εξισορροπιστής μπορεί να πραγματοποιήσει αυτή τη διαδικασία αυτόματα, αλλά χωρίς να μεταφέρει τα κύτταρα από σειριακή σε παράλληλη σύνδεση.
Ο εξισορροπητής συνδέεται σε κάθε θετικό και αρνητικό πόλο των επιμέρους κυψελών μιας μπαταρίας, μετρά την αντίστοιχη τάση των κυψελών και στη συνέχεια αποφασίζει αυτόματα να μεταφέρει ενέργεια από μια πιο γεμάτη κυψέλη σε μια πιο αδύναμη.

Συνεπώς, ένα εξισορροπητικό σύστημα συμπληρώνει το BMS με αυτή τη λειτουργία εξισορρόπησης, αλλά δεν το αντικαθιστά!