شحن البطارية: شحن متعدد المراحل

ولكن قبل أن نغوص مباشرة في الفصل 3: وظائف وميزات جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية، من الأفضل أن نلقي نظرة على المعلومات الضرورية حول شحن البطارية.

إذا كنت بالفعل على دراية بهذه المعلومة ، يمكنك الانتقال إلى الفصل 3 من هنا.

صب الماء في الكوب

صب الماء في كوب

2.1 تفسير موجز

تخيل صب الماء في كوب - في البداية ، سوف تصب بمعدل أسرع ؛ عندما يقترب الكوب من الامتلاء ، يتباطأ تدفق الماء حتى لا يفيض الماء من الكوب. على العكس من ذلك ، إذا واصلت صب الماء بمعدل أسرع ، فمن الصعب عليك إيقاف التدفق في الوقت المناسب في النهاية ، وسوف يفيض الماء من هذا الكوب.

شحن البطارية الشمسية

شحن البطارية الشمسية

تنطبق نفس النظرية على شحن البطارية:

  • عندما تكون البطارية منخفضة ، توفر وحدة التحكم في الشحن الكثير من الطاقة لشحن سريع
  • عندما تقترب البطارية من الامتلاء ، فإنها تبطئ الشاحن عن طريق تنظيم الجهد والتيار.
  • عندما تكون البطارية ممتلئة ، فإنها ترسل فقط القليل من الطاقة للحفاظ على الشحن الكامل.

هذا هو ما يسمى الشحن متعدد المراحل.

2.2 مثال: 3-4 مراحل

تعيين النقاط:

للتأكد من أنه يمكنك بسهولة فهم المحتوى التالي ، والذي يشير إلى مثال للشحن متعدد المراحل (3-4 مراحل) ، دعنا أولاً نشرح المصطلحات "نقاط التحديد".

باختصار،

تم ضبط جهاز التحكم بالشحن الشمسي على تغيير معدل الشحن الخاص به عند الفولتية المحددة ، والتي تسمى نقاط التحديد.

عادة ما يتم تعويض نقاط الضبط لدرجة الحرارة ، وسنناقش هذا الموضوع بعد مثال الشحن متعدد المراحل.

الآن ، دعنا نستعرض المثال بالتفصيل

فيما يلي مثال من MorningStar ، الذي يحتوي على 4 مراحل للشحن.

4 مراحل شحن MorningStar

المصدر: MorningStar ، 4 مراحل للشحن

2.2.1 المرحلة 1: الشحن بالجملة

في هذه المرحلة ، يكون بنك البطارية منخفضًا ، ويكون جهده أقل من نقطة ضبط جهد الامتصاص. لذلك ، سترسل وحدة التحكم في الشحن الشمسي أكبر قدر ممكن من الطاقة الشمسية المتاحة إلى بنك البطاريات لإعادة الشحن.

2.2.2 المرحلة الثانية: حشوة الامتصاص

عندما يصل جهده إلى نقطة ضبط جهد الامتصاص ، فإن جهد الخرج لوحدة التحكم بالشحن الشمسي سيحافظ على قيمة ثابتة نسبيًا. يمنع إدخال الجهد الثابت بنك البطارية من التسخين الزائد والغازات المفرطة. بشكل عام ، يمكن شحن بنك البطارية بالكامل في هذه المرحلة.

2.2.3 المرحلة 3: الشحن العائم

كما نعلم ، يتم شحن بنك البطارية بالكامل في مرحلة الامتصاص ، ولا يمكن للبطارية المشحونة بالكامل تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية بعد الآن. سيتم تحويل المزيد من الطاقة من جهاز التحكم في الشحن إلى تسخين وغاز فقط ، حيث يتم الشحن الزائد.

هزيلة من الصنبور

هزيلة من الصنبور

تم تصميم مرحلة التعويم لمنع شحن البطارية الزائد على المدى الطويل. في هذه المرحلة ، ستعمل وحدة التحكم في الشحن على تقليل جهد الشحن وتوفير كمية صغيرة جدًا من الطاقة ، مثل القطرات ، وذلك للحفاظ على بنك البطارية ومنع المزيد من التسخين والغاز

2.2.4 المرحلة 4: رسوم المعادلة

تستخدم شحنة المعادلة جهدًا أعلى من جهد الشحن بالامتصاص ، وذلك لتسوية جميع الخلايا في بنك البطارية. كما نعلم ، تشكل البطاريات المتسلسلة و / و المتوازيات بنك بطارية. إذا لم يتم إعادة شحن بعض الخلايا في بنك البطاريات بالكامل ، فإن هذه المرحلة ستجعلها جميعًا مشحونة بالكامل وتستكمل جميع التفاعلات الكيميائية للبطارية.

ماء مغلي

ماء مغلي

نظرًا لأنه يتبع المرحلة 3 (عندما يتم إعادة شحن بنك البطارية بالكامل) ، عندما نرفع الجهد ونرسل المزيد من الطاقة إلى البطاريات ، ستبدو الإلكتروليتات وكأنها تغلي. في الواقع ، ليست ساخنة ؛ إنه الهيدروجين المتولد من الإلكتروليت ، وينتج الكثير من الفقاعات. تعمل هذه الفقاعات على تحريك الإلكتروليتات.

يعد تقليب الإلكتروليتات بانتظام بهذه الطريقة ضروريًا لبنك البطارية المغمور.

يمكننا اعتبارها زيادة في الشحن بشكل دوري ، ولكنها مفيدة (ضرورية في بعض الأحيان) لبطاريات معينة ، مثل البطاريات المغمورة والبطاريات غير المغلقة ، مثل AGM و Gel.

بشكل عام ، يمكنك أن تجد في مواصفات البطارية المدة التي يجب أن يستمر فيها شحن المعادلة ، ثم قم بتعيين المعلمة في وحدة التحكم في الشحن وفقًا لذلك.

2.3 لماذا تحتاج بنوك البطاريات المغمورة إلى معادلة

وباختصار،

لمنع تكون كبريتات بطارية الرصاص الحمضية.

تفاعل كيميائي للتفريغ

التفاعل الكيميائي للتفريغ

تولد التفاعلات الكيميائية لتفريغ البطارية بلورات كبريتات الرصاص اللينة ، والتي عادة ما تكون متصلة بسطح الألواح. إذا استمرت البطارية في العمل في هذا النوع من الظروف ، مع مرور الوقت ، سوف تتكاثر بلورات الكبريتات اللينة وتصبح أكثر صعوبة وأصعب ، مما يجعل من الصعب جدًا تحويلها مرة أخرى إلى أخرى ناعمة ، أو حتى تنشيط المواد التي كانت جزءًا من المنحل بالكهرباء.

إن كبريتات بطاريات الرصاص الحمضية هي بلاء فشل البطارية. هذه المشكلة شائعة في بنوك البطاريات طويلة الأجل ذات الشحن المنخفض.

إذا تم شحنها بالكامل ، يمكن تحويل بلورات الكبريتات الناعمة مرة أخرى إلى مواد نشطة ، ولكن نادرًا ما يتم إعادة شحن البطارية الشمسية بالكامل ، خاصة في نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية غير المصمم جيدًا ، حيث تكون اللوحة الشمسية صغيرة جدًا أو بنك البطارية كبير الحجم .

كبريتات بطارية الرصاص الحمضية

كبريتات بطارية الرصاص الحمضية

فقط الشحن الزائد الدوري عند الجهد العالي يمكن أن يحل هذه المشكلة ؛ أي الشحن المعادل ، الذي يعمل بجهد عالي ، يولد فقاعات ويثير الإلكتروليت. هذا هو السبب في أن المرحلة الرابعة ضرورية لبنك البطاريات المغمور. في العديد من أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة ، نستخدم عادةً مولدًا + شاحنًا لموازنة البطارية الشمسية المغمورة بشكل دوري ، وفقًا لمواصفات البطارية.

2.4 نقاط ضبط التحكم مقابل درجة الحرارة

نظرًا لأن نقطة ضبط الامتصاص (المرحلة 2) ونقطة ضبط الطفو (المرحلة 3) ونقطة ضبط التعادل (المرحلة 4) يمكن تعويضها جميعًا عن درجة الحرارة إذا كان هناك مستشعر درجة حرارة ، نود الاحتفاظ ببعض الكلمات لهذا القليل. موضوع.

في بعض وحدات التحكم في الشحن المتقدمة ، تتقلب نقاط ضبط الشحن متعدد المراحل مع درجة حرارة البطارية. وهذا ما يسمى بميزة "تعويض درجة الحرارة".

تحتوي وحدة التحكم على مستشعر درجة الحرارة ، وعندما تكون درجة حرارة البطارية منخفضة ، سيتم رفع نقطة الضبط ، والعكس صحيح - سيتم ضبطها وفقًا لذلك بمجرد ارتفاع درجة الحرارة.

مسبار استشعار درجة الحرارة

مسبار استشعار درجة الحرارة

تحتوي بعض وحدات التحكم على مستشعرات درجة حرارة مدمجة ، لذا يجب تركيبها بالقرب من البطارية لاكتشاف درجة الحرارة. قد يكون لدى الآخرين مسبار درجة حرارة يجب توصيله بالبطارية مباشرة ؛ سيقوم كابل بتوصيله بوحدة التحكم للإبلاغ عن درجة حرارة البطارية.

إذا تم تطبيق بطارياتك في موقف يكون فيه تقلب درجة الحرارة أكبر من 15 درجة مئوية كل يوم ، فمن الأفضل استخدام جهاز تحكم مع تعويض درجة الحرارة.

2.5 نقاط ضبط التحكم مقابل نوع البطارية

عندما نصل إلى نوع البطارية ، يوصى بمقال آخر حول البطاريات الشمسية.

تعتمد معظم أنظمة الطاقة الشمسية على بطارية حمض الرصاص ذات الدورة العميقة ، يوجد منها نوعان: النوع المغمور والنوع المغلق. إن بطارية الرصاص الحمضية المغمورة ليست اقتصادية فحسب ، ولكنها منتشرة أيضًا في السوق.

أنواع مختلفة من البطاريات الشمسية

أنواع مختلفة من البطاريات الشمسية

تؤثر أنواع البطاريات أيضًا على تصميم نقاط الضبط لوحدات التحكم في الشحن بالطاقة الشمسية ؛ تتمتع وحدات التحكم الحديثة بميزة تسمح لك بتحديد أنواع البطاريات قبل الاتصال بنظام الطاقة الشمسية.

2.6 تحديد نقاط المجموعة المثالية

أخيرًا ، نصل إلى النظرية حول تحديد نقاط الضبط المثالية. بصراحة ، يتعلق الأمر أكثر بالتوازن بين الشحن السريع والشحن المتقطع للصيانة. يجب أن يأخذ مستخدم نظام الطاقة الشمسية عوامل مختلفة في الاعتبار ، مثل درجة الحرارة المحيطة وكثافة الطاقة الشمسية ونوع البطارية وحتى أحمال الأجهزة المنزلية.

من الضروري التعامل فقط مع أهم عامل أو عاملين ؛ هذا يكفي في معظم الحالات.