Bateria – para que finalidade?

Tempo de leitura 5 minutos

Atualizado - novembro 28, 2023

Que tipo de pilha para que fim? Esta questão coloca-se com o aumento do número de tipos de pilhas.

O bom e velho Bateria de chumbo-ácido como bateria de arranque de seis células para carro ou mota. Pesada, grande e de grande manutenção. Era necessário verificar frequentemente a acidez e o nível do ácido sulfúrico a 37%, completar com água destilada e certificar-se de que os salpicos de ácido não manchavam a roupa.
Contrariamente ao pressuposto de que a bateria de chumbo-ácido deveria representar o calibre mais pesado, com 200 Ah pesa cerca de 45 kg.

Depois veio o Baterias de gel exatamente como deve ser. O ácido silícico faz com que o ácido sulfúrico gelifique. Não é necessário completar com água destilada, nem salpicos de ácido. Ideal também para cargas cíclicas. A bateria perfeita, com uma longa vida útil de 12 ... 20 anos (20 °C), 6 ... 10 anos (30 °C), ou 3 ... 5 anos (40 °C) ou em ciclos de carga: 1.800 a 30 por cento, 750 a 50 por cento e 500 ciclos a 80 por cento de descarga,
A bateria de gel numa versão de 200 Ah pesa uns bons 60 kg.

O Bateria AGM (Absorbent Glass Mat) tem um tapete de fibra de vidro saturado com ácido sulfúrico, tem uma resistência interna muito baixa e, portanto, baixa auto-descarga. Tem uma capacidade de arranque a frio muito boa e é preferível para aplicações com requisitos de corrente elevados. No entanto, nem as baterias de gel nem as baterias AGM gostam de descargas profundas. A vida útil é de 7 ... 10 anos (20 °C), 4 anos (30 °C) ou 2 anos (40 °C), ou em ciclos de carga: 1.500 a 30 por cento de descarga, 600 a 50 por cento de descarga e 400 ciclos a 80 por cento de descarga.
Uma bateria AGM de 200 Ah tem um peso mais moderado de 51 kg.

Finalmente, terminar Baterias de lítio (LiFePo4) completam a gama de produtos. Em comparação com os tipos anteriores, poupam uns bons 70 % em peso com a mesma capacidade, oferecem cerca de quatro vezes a corrente durante o processo de arranque e cerca de dez vezes o número de ciclos de carga possíveis. Uma carga de 80 por cento é recompensada com uma vida útil mais longa, ao passo que uma carga permanente de 100 % sobrecarrega a bateria e encurta a sua vida útil. Fornece de forma fiável 80 % da sua capacidade numa vasta gama de temperaturas, de 50 °C a -20 °C. No entanto, necessita de pelo menos 5 °C para o carregamento. Por isso, alguns fornecedores oferecem baterias com um aquecedor incorporado que garante esta temperatura mínima. A vida útil em ciclos de carga: até 5.000 a 50 por cento de descarga, 3.000 a 70 por cento de descarga e 2.500 ciclos a 80 por cento de descarga.
Com cerca de 14 kg, uma bateria LiFePo4 de 200 Ah é praticamente um peso leve.

É feita uma distinção entre as baterias LiFePo4 com ou sem um BMS (Sistema de gestão da bateria). O BMS serve como elemento de proteção contra sobrecargas e descargas profundas e também assegura um estado de carga equilibrado para todas as células contidas (quatro células para 12 V). Se não estiver incluído um BMS, este deve ser adquirido e ligado separadamente.
BMS sem integração Balanceadores (equalização automática de células). Neste caso, esta também deve ser encomendada e ligada separadamente.

Em geral: nenhuma pilha gosta de temperaturas elevadas. Sentem-se mais confortáveis a 20 °C.

As caraterísticas de carga e descarga de cada tipo de bateria são analisadas em mais pormenor abaixo. Os carregadores inteligentes determinam o tipo de bateria correto de forma totalmente automática e mudam para o modo de carga e manutenção adequado. Os carregadores que podem ser comutados manualmente para o tipo de bateria adequado devem ser ajustados em conformidade. Os carregadores que só podem carregar um tipo específico devem ser substituídos por um dispositivo adequado quando o tipo de bateria é alterado.

Terminologia

Na tecnologia de carregamento de baterias, é feita uma distinção entre até quatro fases diferentes do processo de carregamento. Os carregadores têm basicamente procedimentos idênticos e podem até ser capazes de reconhecer o tipo de bateria que está ligado. Uma fase adaptativo O controlo também tem em conta o consumo de energia atual no comportamento de carga.

A granel

A granel refere-se ao carregamento com uma corrente constante até ser atingida a tensão de absorção da bateria.

Absorção

Absorção é a continuação do processo de carregamento com corrente decrescente mas tensão constante (de absorção) durante um período de até 4 horas.

flutuador

flutuador é uma carga que dura 24 horas a uma tensão descendente até 14 V, seguida de uma fase de absorção de uma hora.

Armazenamento

Armazenamento segue a fase de absorção de uma hora e mantém a tensão a 14 V durante uma semana.

Bateria de chumbo-ácido

Em primeiro lugar, é necessário distinguir se a bateria de chumbo-ácido é utilizada ciclicamente, como nos veículos, ou se, como numa fonte de alimentação de emergência, funciona em modo de espera e é permanentemente carregada para compensar a auto-descarga.

O processo de carregamento de baterias de chumbo-ácido usadas ciclicamente divide-se em três fases:

• Carregamento com corrente constante até 16 horas a 2,45 ... 2,5 V por célula
• Carregamento com uma tensão constante de 2,3 ... 2,35 V e corrente continuamente decrescente até 8 horas
• Carga lenta com 2,275 V por célula e corrente decrescente

A tensão de descarga final, que é sinónimo de descarga profunda, é de 1,8 V por célula, ou seja, 1,8 x 6 = 10,8 V. Se a tensão descer abaixo deste nível, a pilha pode ficar permanentemente danificada ao ponto de ficar inutilizável.

Bateria de gel-ácido

O procedimento de carregamento é idêntico ao anterior, mas as tensões de carregamento são diferentes.

2,35 .. 2,4 V, para uma bateria de 12 V correspondente a 14,1 ... 14,4 V representam os valores para a tensão de manutenção e de fim de carga.

Enquanto que uma bateria de chumbo-ácido tolera bem a ultrapassagem da tensão de fim de carga, as baterias de gel aceitam-na muito mal e deixam rapidamente de funcionar.

Bateria AGM

As baterias AGM comportam-se de forma idêntica às baterias de gel no que respeita ao processo de carga/descarga e aos valores de tensão, bem como à ultrapassagem da tensão de fim de carga.

Bateria de lítio / LiFePo4

As baterias de lítio / LifePo4 a 12 V são compostas por quatro células em vez de seis. Isto significa que a tensão da célula é de 3,2 V, a tensão de descarga final é de 2,8 V e a tensão de carga é de 3,5 ... 3,6 V, idealmente 3,55 V.

Apenas as baterias de conceção e capacidade idênticas podem ser interligadas em conjuntos de baterias.

BMS

O BMS é o bartéria Mgestão Ssistema rotulado. É utilizado para proteção contra descargas profundas, tais como sobrecarga, sobretensão, curto-circuitos ou tentativas de carregamento a temperaturas inferiores a 0°C.

Os BMS contêm uma unidade Bluetooth incorporada ou conectável, através da qual pode ser estabelecida uma ligação à aplicação correspondente num telemóvel ou tablet e todos os dados de medição relevantes podem ser apresentados e, em alguns casos, configurados.

No entanto, o ecrã deve ser interpretado com alguma "cautela", uma vez que os dados de capacidade apresentados são calculados e não valores medidos. A curva de tensão de uma bateria LiFePo4 é quase linear entre 25 e 95% e mostra apenas uma diferença de tensão de cerca de 0,05V ao longo desta diferença de estado de carga de 70%.

O BMS consome continuamente uma corrente baixa da bateria, razão pela qual existe o risco de a bateria se descarregar a longo prazo. Por conseguinte, recomenda-se que a bateria seja totalmente recarregada após seis meses de armazenamento, o mais tardar, quando não estiver a ser utilizada.

O carregador não carrega

Se o BMS se tiver desligado devido a subtensão, isto também pode desativar a função de carregamento através de um carregador ligado, uma vez que alguns carregadores exigem uma tensão mínima para entrar no modo de carregamento.
A forma mais fácil de reativar a opção de carregamento é aplicar uma tensão superior a 14 V, por exemplo, através do alternador. Assim: Ligue o motor, o alternador fornece cerca de 14,5 V e desactiva a desativação do BMS. O motor pode então ser desligado novamente e o carregador ligado continuará a carregar como habitualmente.

Balanceadores

As baterias são constituídas por várias células individuais. Estas estão ligadas em série e somam-se para obter a tensão nominal da bateria. Parte-se do princípio de que todas as células são carregadas e descarregadas de forma igual. Como não é esse o caso, é necessário ligar periodicamente todas as células da bateria em paralelo, esperar um pouco até que as tensões das células se igualem e, em seguida, reconstruir a ligação em série.

Um balanceador ativo pode realizar este processo automaticamente, mas sem transferir as células da ligação em série para a ligação paralela.
O equilibrador está ligado a cada pólo positivo e negativo das células individuais de uma bateria, mede a respectiva tensão da célula e decide automaticamente transferir energia de uma célula mais cheia para uma mais fraca.

Por conseguinte, um equilibrador complementa o BMS com esta função de compensação, mas não o substitui!