Nabíjení baterie: Vícestupňové nabíjení

Ale než se ponoříme přímo do Kapitola 3: Funkce a vlastnosti solárního regulátoru nabíjení, měli bychom se podívat na potřebné informace o nabíjení baterie.

Pokud jste již s touto informací obeznámeni, můžete přejít na kapitolu 3 odtud.

Nalijte vodu do šálku

Nalijte vodu do šálku

2.1 Stručný výklad

Představte si, že nalijete vodu do šálku - na začátku budete nalévat rychleji; když je šálek téměř plný, průtok vody se zpomalí, takže voda nebude přetékat z šálku. Naopak, pokud budete stále nalévat vodu rychlejším tempem, je pro vás těžké na konci zastavit tok včas a voda z té šálky přetekne.

Nabíjení solární baterie

Nabíjení solární baterie

Stejná teorie platí i pro nabíjení baterie:

  • Když je baterie téměř vybitá, regulátor nabíjení dodává spoustu energie pro rychlé nabití
  • Když je baterie téměř plná, zpomalí nabíječku regulací jejího napětí a proudu.
  • Když je baterie plná, vyšle pouze pramínek energie, aby byla plně nabitá.

Jedná se o takzvané vícestupňové nabíjení.

2.2 Příklad: 3-4 fáze

Nastavit body:

Abychom se ujistili, že snadno porozumíte následujícímu obsahu, který odkazuje na příklad vícestupňového nabíjení (3–4 fáze), vysvětlíme si nejprve žargon „stanovené body“.

Stručně,

regulátor solárního nabíjení je nastaven na změnu své rychlosti nabíjení při konkrétních napětích, která se nazývají požadované hodnoty.

Nastavené hodnoty jsou obvykle teplotně kompenzovány a tomuto tématu se budeme věnovat po příkladu vícestupňového nabíjení.

Pojďme si nyní podrobně projít příklad

Následuje příklad z MorningStar, který má 4 fáze nabíjení.

MorningStar 4 fáze nabíjení

Zdroj: MorningStar, 4 fáze nabíjení

2.2.1 Fáze 1: Hromadné nabíjení

V této fázi je baterie vybitá a její napětí je nižší než nastavená hodnota absorpčního napětí. Regulátor solárního nabíjení tedy pošle co nejvíce dostupné sluneční energie do banky baterií pro dobití.

2.2.2 Fáze 2: Absorpční poplatek

Když jeho napětí dosáhne žádané hodnoty absorpčního napětí, výstupní napětí solárního regulátoru nabíjení udrží relativně konstantní hodnotu. Stabilní vstup napětí zabraňuje přehřátí baterie a nadměrnému plynování. V této fázi by se baterie mohla běžně plně nabít.

2.2.3 Fáze 3: Plovoucí náboj

Jak víme, baterie je ve fázi absorpce plně nabitá a plně nabitá baterie již nemůže přeměňovat sluneční energii na energii chemickou. Další energie z regulátoru nabíjení se změní pouze na topení a plynování, protože se přebíjí.

Pramínek z kohoutku

Pramínek z kohoutku

Plovoucí fáze je navržena tak, aby zabránila dlouhodobému přebíjení baterie. V této fázi regulátor nabíjení sníží nabíjecí napětí a dodá velmi malé množství energie, jako jsou kapky, aby udržel baterii a zabránil dalšímu zahřívání a plynování

2.2.4 Fáze 4: Vyrovnávací poplatek

Vyrovnávací nabíjení používá vyšší napětí než je absorpční nabíjení, aby se vyrovnaly všechny články v bateriovém bloku. Jak víme, baterie v sérii nebo paralelně tvoří sadu baterií. Pokud některé články v bateriové baterii nejsou plně nabité, v této fázi dojde k jejich úplnému nabití a dokončení všech chemických reakcí baterie.

Vařící voda

Vařící voda

Jelikož následuje fáze 3 (když je banka baterií plně nabitá), když zvýšíme napětí a pošleme více energie do baterií, elektrolyty budou vypadat, že se vaří. Ve skutečnosti to není horké; je to vodík generovaný z elektrolytů a produkující spoustu bublin. Tyto bubliny míchají elektrolyty.

Pravidelné míchání elektrolytů tímto způsobem je pro zaplavenou bateriovou baterii zásadní.

Můžeme to považovat za pravidelné přebíjení, ale je to prospěšné (někdy zásadní) pro určité baterie, jako jsou zaplavené baterie a neuzavřené baterie, jako jsou AGM a Gel.

Obyčejně můžete ve specifikacích baterií najít, jak dlouho by mělo vyrovnávací nabíjení trvat, a podle toho nastavit parametr v ovladači nabíjení.

2.3 Proč zaplavené banky baterií potřebují vyrovnání

Ve zkratce,

aby se zabránilo sulfataci olověného akumulátoru.

chemická reakce při vybíjení

Chemická reakce vybití

Chemické reakce vybití baterie generují měkké krystaly síranu olovnatého, které jsou obvykle připevněny k povrchu desek. Pokud baterie bude i nadále fungovat v takovém stavu, jak čas plyne, měkké sulfátové krystaly se množí a jsou ještě tvrdší a tvrdší, takže je docela obtížné je převést zpět na měkké nebo dokonce dále aktivovat materiály, které byly součástí elektrolyt.

Sulfatace olověných baterií je metlou selhání baterie. Tento problém je běžný v dlouhodobých, nedostatečně nabitých bateriích.

Pokud jsou plně nabité, lze měkké sulfátové krystaly přeměnit zpět na aktivní materiály, ale solární baterie se málokdy plně nabije, zejména v případě špatně navrženého solárního FV systému, kde je buď solární panel příliš malý, nebo je baterie příliš velká .

Sulfatace olověného akumulátoru

Sulfatace olověného akumulátoru

Tento problém může vyřešit pouze periodické přebíjení při vysokém napětí; jmenovitě vyrovnávací nabíjení, které pracuje při vysokém napětí, generuje bubliny a míchá elektrolyt. Proto je 4. etapa pro zaplavenou bateriovou baterii nezbytná. V mnoha solárních systémech mimo síť obvykle používáme generátor + nabíječku k periodickému vyrovnávání zaplavené solární baterie podle specifikace baterie.

2.4 Nastavení žádané hodnoty vs. teplota

Vzhledem k tomu, že žádaná hodnota absorpce (stupeň 2), žádaná hodnota plováku (stupeň 3) a vyrovnávací žádaná hodnota (stupeň 4) mohou být všechny kompenzovány na teplotu, pokud je k dispozici teplotní senzor, chtěli bychom ušetřit pár slov pro tento malý téma.

V některých pokročilých regulátorech nabíjení kolísají žádané hodnoty vícestupňového nabíjení s teplotou baterie. Tato funkce se nazývá „teplotní kompenzace“.

Regulátor má teplotní čidlo, a když je teplota baterie nízká, nastavená hodnota se zvýší a naopak - odpovídajícím způsobem se upraví, jakmile se teplota zvýší.

Sonda teplotního senzoru

Sonda teplotního senzoru

Některé regulátory mají zabudovaná teplotní čidla, proto musí být pro detekci teploty instalována v blízkosti baterie. Jiné mohou mít teplotní sondu, která by měla být připojena přímo k baterii; kabel jej připojí k řídicí jednotce pro hlášení teploty baterie.

Pokud jsou vaše baterie použity v situaci, kdy je kolísání teploty každý den větší než 15 stupňů Celsia, je vhodnější použít regulátor s teplotní kompenzací.

2.5 Ovládací body nastavení vs. typ baterie

Pokud jde o typ baterie, doporučuje se další článek o solárních bateriích.

Většina solárních energetických systémů využívá olověné baterie s hlubokým cyklem, z nichž jsou 2 typy: zaplavený a uzavřený. Olověný akumulátor je nejen ekonomický, ale také na trhu převládající.

Různé typy solárních baterií

Různé typy solárních baterií

Typy baterií také ovlivňují konstrukci žádaných hodnot pro solární regulátory nabíjení; moderní řadiče mají funkci, která vám umožní vybrat typy baterií před připojením k solárnímu systému.

2.6 Stanovení ideálních požadovaných hodnot

Nakonec se dostáváme k teorii o určování ideálních požadovaných hodnot. Upřímně řečeno, jde spíše o rovnováhu mezi rychlým nabíjením a udržovacím udržovacím nabíjením. Uživatel solárního systému by měl vzít v úvahu různé faktory, jako je okolní teplota, intenzita slunečního záření, typ baterie a dokonce i zatížení domácích spotřebičů.

Je nutné vyrovnat se pouze s top 1 nebo 2 faktory; to ve většině případů stačí.