روشهای شارژ باتری سرب اسید
باتریهای سرب-اسید: تبدیل انرژی و روشهای شارژ
یک باتری سرب-اسید به عنوان مedium ذخیرهساز انرژی شیمیایی عمل میکند که میتواند هر زمان که نیاز باشد به انرژی الکتریکی تبدیل شود. فرآیند تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی به شارژ گفته میشود، در حالی که فرآیند معکوس، که در آن انرژی الکتریکی به انرژی شیمیایی تبدیل میشود، به عنوان دیشارژ شناخته میشود. در مرحله شارژ، جریان الکتریکی از طریق باتری جریان مییابد که توسط واکنشهای شیمیایی داخلی در آن هدایت میشود. باتری سرب-اسید عمدتاً از دو روش اصلی شارژ استفاده میکند: شارژ با ولتاژ ثابت و شارژ با جریان ثابت.
شارژ با ولتاژ ثابت
شارژ با ولتاژ ثابت پرکاربردترین روش برای شارژ باتریهای سرب-اسید است. این روش مزایای متعددی از جمله کاهش زمان شارژ کلی و افزایش ظرفیت باتری تا ۲۰٪ را ارائه میدهد. با این حال، این روش با کاهش کارایی شارژ حدود ۱۰٪ همراه است.
در روش شارژ با ولتاژ ثابت، ولتاژ شارژ طی کل دوره شارژ ثابت میماند. در آغاز فرآیند، وقتی باتری در حالت دیشارژ قرار دارد، جریان شارژ نسبتاً بالاست. با تجمع شارژ در باتری، فشار الکتروموتور (emf) آن افزایش مییابد. بنابراین، جریان شارژ به تدریج با گذشت زمان کاهش مییابد، زیرا باتری به حالت کاملاً شارژ شده نزدیک میشود. این رابطه پویا بین ولتاژ شارژ، جریان و ویژگیهای داخلی باتری مطمئن میکند که باتری به صورت کارآمد شارژ میشود و خطر بیششارژ یا آسیب به آن کمینه میشود.
مزایای شارژ با ولتاژ ثابت
یکی از مزایای کلیدی شارژ با ولتاژ ثابت، انعطافپذیری آن در تطبیق با سلولهایی با ظرفیتها و سطوح دیشارژ مختلف است. این روش امکان شارژ همزمان چندین سلول را بدون نیاز به تطابق دقیق مشخصات آنها فراهم میکند. علاوه بر این، اگرچه جریان شارژ در آغاز فرآیند بالا است، اما این مرحله با جریان بالا نسبتاً کوتاه است. بنابراین، هیچ آسیب قابل توجهی به سلولها وارد نمیشود و عمر و ایمنی آنها تضمین میشود.
با نزدیک شدن فرآیند شارژ به پایان، جریان شارژ به تدریج کاهش یافته و به صفر نزدیک میشود. این اتفاق میافتد زیرا ولتاژ باتری در نهایت تقریباً برابر با ولتاژ مدار تغذیه میشود و اختلاف پتانسیل که جریان را میراند، حذف میشود.
شارژ با جریان ثابت
در روش شارژ با جریان ثابت، باتریها به صورت سری به گروههایی تقسیم میشوند. هر گروه سپس از طریق ریزومهای بار به خط تغذیه مستقیم (DC) متصل میشود. تعداد باتریها در هر گروه توسط ولتاژ مدار شارژ تعیین میشود، با این نیاز که ولتاژ مدار شارژ نباید کمتر از ۲.۷ ولت برای هر سلول باشد.
در طول دوره شارژ، جریان شارژ در سطح ثابتی حفظ میشود. با افزایش ولتاژ باتری در طول فرآیند شارژ، مقاومت در مدار کاهش یافته تا جریان ثابت بماند. برای جلوگیری از مشکلاتی مانند گاز دادن زیاد یا گرم شدن، فرآیند شارژ معمولاً در دو مرحله متمایز انجام میشود. مرحله اول شامل شارژ باتریها با جریان نسبتاً بالا است، که توسط مرحله پایانی با جریان کمتر، یک چرخه شارژ کنترلشده و کارآمد تأمین میشود.
جزئیات روش شارژ با جریان ثابت
در روش شارژ با جریان ثابت، جریان شارژ معمولاً به حدود یک هشتم امتیاز آمپر باتری تنظیم میشود. این مقدار جریان خاص به یک فرآیند شارژ متعادل و ایمن کمک میکند. با شارژ شدن باتری، ولتاژ اضافی از مدار تغذیه در مقاومت سری متصل شده در مدار شارژ پخش میشود.
هنگام اتصال گروههای باتری برای شارژ، باید به نحوهی پیکربندی آنها دقت کرد. هدف این است که اتصالات به گونهای تنظیم شوند که مصرف انرژی توسط مقاومت سری کمینه شود. این کار نه تنها کارایی کلی سیستم شارژ را افزایش میدهد، بلکه همچنین تلفات غیرضروری انرژی را کاهش میدهد.
در مورد مقاومت سری خود، ظرفیت تحمل جریان آن از اهمیت بالایی برخوردار است. باید برابر یا بیشتر از جریان شارژ مورد نیاز باشد. عدم رعایت این نیاز میتواند منجر به گرم شدن مقاومت شود که ممکن است در نهایت آن را سوزانده و فرآیند شارژ را مختل کند.
علاوه بر این، هنگام انتخاب باتریها برای یک گروه شارژ، ضروری است که همه باتریها دارای ظرفیت یکسان باشند. در مواردی که باتریهای با ظرفیتهای مختلف باید همزمان شارژ شوند، باید بر اساس باتری با کمترین ظرفیت گروهبندی و مدیریت شوند. این رویکرد از مشکلاتی مانند بیششارژ یا کمشارژ باتریهای فردی در گروه جلوگیری میکند و عملکرد و طول عمر هر باتری را حفظ میکند.
