Batteri – för vilket ändamål?

Lästid 5 minuter

Uppdaterad – 28 november 2023

Vilken typ av batteri för vilket ändamål? Denna fråga uppstår när antalet batterityper ökar.

Den gamla goda Bly-syra batteri som ett sexcells startbatteri för bilar eller motorcyklar. Tungt, stort, högt underhåll. Du var tvungen att kontrollera surheten och nivån av den 37 procentiga svavelsyran oftare, fylla på med destillerat vatten och se till att stänk av syra inte brände dina kläder.
Tvärtemot antagandet att blybatteriet skulle behöva representera den tyngsta kalibern, väger det vid 200 Ah runt 45 kg.

Sedan kom de Gel batterier lagom. Kiseldioxid får svavelsyran att gela. Ingen påfyllning av destillerat vatten, inga syrastänk. Även idealisk för cykliska belastningar. Det perfekta batteriet, med en lång livslängd på 12 .. 20 år (20 °C), 6 .. 10 år (30 °C), eller 3 .. 5 år (40 °C) eller i laddningscykler: 1 800 vid 30 procent, 750 vid 50 procent och 500 cykler vid 80 procents urladdning,
Gelbatteriet i en 200 Ah version väger in på drygt 60 kg.

De AGM batteri (Absorbent Glass Mat) har en glasfibermatta mättad med svavelsyra, har ett mycket lågt inre motstånd och därför en låg självurladdning. Den har mycket god kallstartsförmåga och är att föredra för applikationer med höga effektkrav. Däremot gillar varken gel- eller AGM-batterier djupurladdning. Livslängden är 7 .. 10 år (20 °C), 4 år (30 °C), eller 2 år (40 °C), eller i laddningscykler: 1 500 vid 30 procent, 600 vid 50 procent och 400 cykler vid 80 procents utsläpp.
Ett 200 Ah AGM-batteri väger måttliga 51 kg.

Äntligen runda Litium (LiFePo4) batterier utbudet av erbjudanden. Jämfört med ovanstående typer sparar de drygt 70 % i vikt med samma kapacitet, erbjuder cirka fyra gånger kraften vid start och cirka tio gånger antalet möjliga laddningscykler. En laddning på 80 procent ger dig en längre livslängd, men att konstant ladda % till 100 % stressar batteriet och förkortar dess livslängd. Den levererar tillförlitligt 80 % av sin kapacitet över ett brett temperaturområde från 50 °C ner till -20 °C. Den kräver dock minst 5 °C för att ladda. Vissa leverantörer erbjuder därför batterier med inbyggd värme som säkerställer denna lägsta temperatur. Livslängden i laddningscykler: upp till 5 000 vid 50 procent urladdning, 3 000 vid 70 procent urladdning och 2 500 cykler vid 80 procent urladdning.
Ett 200 Ah LiFePo4-batteri är lätt och väger cirka 14 kg.

Man måste skilja på LiFePo4-batterier med eller utan inbyggda BMS (Batterihanteringssystem). BMS fungerar som ett skyddande element mot överladdning och djupurladdning, och säkerställer även ett balanserat laddningstillstånd för alla inkluderade celler (fyra celler vid 12 V). Om en BMS inte ingår måste den köpas och kopplas separat.
Det finns även BMS utan integrerad Balanserare (automatisk cellbalansering) erbjuds. I detta fall måste även denna beställas och kopplas individuellt.

I allmänhet gillar inget batteri höga temperaturer. Hon känner sig mest bekväm vid 20 °C.

Laddnings- och urladdningsegenskaperna för varje batterityp undersöks mer i detalj nedan. Intelligenta laddare bestämmer helt automatiskt rätt batterityp och växlar till lämpligt laddnings- och underhållsläge. Laddare som kan bytas manuellt till lämplig batterityp måste ställas in därefter. Laddare som bara kan ladda en viss typ måste bytas ut mot en lämplig apparat när batteritypen byts.

Terminologi

Inom batteriladdningstekniken skiljer man på upp till fyra olika faser av laddningsprocessen. Laddare har i princip identiska procedurer och kan till och med känna igen vilken typ av batteri som är anslutet. En adaptiv Styrningen tar även hänsyn till aktuell strömförbrukning vid laddning.

Bulk

Bulk avser laddning med konstant ström tills batteriets absorptionsspänning uppnås.

absorption

absorption är fortsättningen av laddningsprocessen med minskande ström men konstant (absorptions)spänning under en period på upp till 4 timmar.

flyta

flyta är en laddning som varar i 24 timmar med en avtagande spänning på upp till 14 V, som följs av en absorptionsfas på en timme.

Lagring

Lagring följer en timmes absorptionsfas och håller spänningen vid 14 V i upp till en vecka.

Bly-syra batteri

Först måste man skilja på om blybatteriet används cykliskt, som i fordon, eller, som i en nödströmförsörjning, om det går i standbyläge och ständigt laddas för att kompensera för självurladdning.

Laddningsprocessen för cykliskt använda blybatterier är uppdelad i tre sektioner:

• Laddning med konstant ström i upp till 16 timmar vid 2,45 ... 2,5 V per cell
• Laddning med konstant spänning på 2,3 ... 2,35 V och kontinuerligt avtagande ström i upp till 8 timmar
• Underhållsladdning med 2,275 V per cell och även avtagande ström

Den slutliga urladdningsspänningen, motsvarande djupurladdning, är 1,8 V per cell, det vill säga 1,8 x 6 = 10,8 V. Att falla under denna spänning kan permanent skada batteriet till den grad att det blir oanvändbart.

Gel-syra batteri

Laddningsproceduren är identisk med den ovan, men laddningsspänningarna är olika.

2,35 .. 2.4 V, för ett 12 V-batteri motsvarande 14.1 .. 14,4 V representerar värdena för underhålls- och slutspänningen.

Medan ett blybatteri tål att överskrida laddningsspänningen väl, tar gelbatterier detta på största allvar och slutar snabbt att fungera.

AGM batteri

AGM-batterier beter sig som gelbatterier när det gäller laddnings-/urladdningsprocessen och spänningsvärden, samt när laddningsslutspänningen överskrids.

Litium/LiFePo4 batteri

Litium/LifePo4-batterier vid 12 V består av fyra celler istället för sex. Det betyder att cellspänningen är 3,2 V, urladdningsspänningen är 2,8 V och laddningsspänningen är 3,5 ... 3,6 V, helst 3,55 V.

I batterinätverk får endast identiska batterier med identisk kapacitet kopplas till varandra.

BMS

Som BMS kommer det att göra det battery Mförvaltning Ssystem utsedda. Den tjänar till att skydda mot djupurladdning, såsom överladdning, överspänning, kortslutning eller laddningsförsök vid temperaturer under 0°C.

BMS innehåller antingen en inbyggd eller anslutningsbar Bluetooth-enhet genom vilken en anslutning kan upprättas till motsvarande app på en mobiltelefon eller surfplatta och alla relevanta mätdata kan visas och ibland även konfigureras.

Displayen bör dock tolkas med en viss försiktighet, eftersom kapacitetsdata som visas är beräknade, inte uppmätta värden. Eftersom spänningskurvan för ett LiFePo4-batteri är nästan linjär mellan 25 och 95% och bara har en spänningsskillnad på runt 0,05V över denna 70%-laddningstillståndsskillnad.

BMS drar kontinuerligt en liten mängd ström från batteriet, varför det finns en risk att batteriet laddas ur med tiden. Därför, när det inte används, rekommenderas det att batteriet laddas upp helt senast efter sex månaders förvaring.

Laddaren laddas inte

Om BMS har stängts av på grund av underspänning kan även laddningsfunktionen via en ansluten laddare vara avaktiverad då vissa laddare kräver en minimispänning för att gå i laddningsläge.
Det enklaste sättet att återaktivera laddningsalternativet är att lägga på en spänning som är större än 14 V, till exempel via generatorn. Så: starta motorn, generatorn levererar cirka 14,5 V och avaktiverar därmed BMS-avstängningen. Motorn kan sedan stängas av igen och den anslutna laddaren fortsätter att ladda som vanligt.

Balanserare

Batterier består av flera individuella celler. Dessa är seriekopplade och summerar till den nominella batterispänningen. Man skulle anta att alla celler laddas och urladdas lika. Eftersom så inte är fallet skulle man periodvis behöva parallellkoppla alla battericeller, vänta ett tag tills cellspänningarna har utjämnats och sedan bygga om seriekopplingen.

En aktiv balanserare kan utföra denna process automatiskt, men utan att överföra cellerna från seriell till parallell anslutning.
Balanseraren är ansluten till varje plus- och minuspol i de enskilda cellerna i ett batteri, mäter respektive cellspänning och bestämmer sig sedan automatiskt för att flytta energi från en fylligare cell till en svagare.

En balanserare kompletterar BMS med denna balanseringsfunktion, men ersätter den inte!