Зарядка аккумулятора: многоступенчатая зарядка

Но прежде чем мы погрузимся непосредственно в Глава 3: Функции и особенности солнечного контроллера заряда, лучше ознакомимся с необходимой информацией о зарядке аккумулятора.

Если вы уже достаточно хорошо знакомы с этой информацией, вы можете перейти к главе 3 отсюда.

Налейте воду в чашку

Налейте воду в чашку

2.1 Краткая интерпретация

Представьте, что вы наливаете воду в чашку - вначале вы будете наливать быстрее; когда чашка почти полная, поток воды замедляется, чтобы вода не переливалась из чашки. Напротив, если вы продолжаете наливать воду с большей скоростью, вам будет трудно вовремя остановить поток в конце, и вода выльется из этой чашки.

Зарядка солнечной батареи

Зарядка солнечной батареи

Та же теория применима к зарядке аккумулятора:

  • Когда батарея разряжена, контроллер заряда подает много энергии для быстрой зарядки.
  • Когда аккумулятор почти полностью заряжен, он замедляет работу зарядного устройства, регулируя его напряжение и ток.
  • Когда аккумулятор полностью заряжен, он посылает только тонкую струйку энергии для поддержания полного заряда.

Это так называемая многоступенчатая зарядка.

2.2 Пример: 3-4 этапа

Установленные значения:

Чтобы убедиться, что вы легко понимаете следующий контент, который относится к примеру многоступенчатой ​​зарядки (3-4 этапа), давайте сначала объясним жаргонный «уставки».

В письме,

Контроллер заряда солнечной батареи настроен на изменение скорости заряда при определенных напряжениях, которые называются уставками.

Уставки обычно имеют температурную компенсацию, и мы обсудим эту тему на примере многоступенчатой ​​зарядки.

Теперь давайте подробно рассмотрим пример.

Ниже приведен пример от MorningStar, у которого есть 4 этапа зарядки.

MorningStar 4 этапа зарядки

Источник: MorningStar, 4 этапа зарядки

2.2.1 Этап 1: Массовая зарядка

На этом этапе аккумуляторная батарея разряжена, и ее напряжение ниже уставки напряжения поглощения. Таким образом, контроллер солнечного заряда будет отправлять как можно больше доступной солнечной энергии в аккумуляторную батарею для подзарядки.

2.2.2 Этап 2: Поглощающий заряд

Когда его напряжение достигает заданного значения напряжения поглощения, выходное напряжение контроллера заряда солнечной батареи будет поддерживать относительно постоянное значение. Постоянное входное напряжение предотвращает перегрев аккумуляторной батареи и чрезмерное выделение газов. Обычно на этом этапе аккумуляторная батарея может быть полностью заряжена.

2.2.3 Этап 3: плавающий заряд

Как мы знаем, аккумуляторная батарея полностью заряжена на стадии поглощения, и полностью заряженная батарея больше не может преобразовывать солнечную энергию в химическую энергию. Дальнейшая мощность от контроллера заряда будет использоваться только для нагрева и выделения газа, так как он перезаряжается.

Струйка из крана

Струйка из крана

Стадия плавающего режима предназначена для предотвращения длительного перезаряда аккумуляторной батареи. На этом этапе контроллер заряда снизит напряжение зарядки и подаст очень небольшое количество энергии, например струйки, чтобы поддерживать батарею и предотвращать дальнейший нагрев и выделение газов.

2.2.4 Этап 4: Уравнительный заряд

Для выравнивающего заряда используется более высокое напряжение, чем при абсорбционной зарядке, чтобы выровнять все элементы в батарее. Как мы знаем, батареи, включенные последовательно и / или параллельно, составляют батарею. Если некоторые элементы в батарейном блоке не полностью заряжены, на этом этапе все они будут полностью заряжены и завершатся все химические реакции батареи.

Кипящая вода

Кипящая вода

Поскольку он следует за этапом 3 (когда аккумуляторная батарея полностью заряжена), когда мы повышаем напряжение и отправляем больше энергии на батареи, электролиты будут выглядеть так, как будто они кипят. На самом деле не жарко; это водород, образующийся из электролитов, образующий множество пузырьков. Эти пузырьки перемешивают электролиты.

Регулярное перемешивание электролитов таким образом необходимо для того, чтобы аккумуляторная батарея была затоплена.

Мы можем рассматривать это как периодический перезаряд, но он полезен (иногда необходим) для определенных батарей, таких как залитые батареи и незапечатанные батареи, такие как AGM и Gel.

Обычно вы можете найти в технических характеристиках батареи, как долго должен длиться выравнивающий заряд, а затем установить соответствующий параметр в контроллере заряда.

2.3 Почему залитые аккумуляторные батареи нуждаются в выравнивании

Короче говоря,

чтобы предотвратить сульфатирование свинцово-кислотных аккумуляторов.

химическая реакция разряда

Химическая реакция разряда

В результате химических реакций разряда батареи образуются мягкие кристаллы сульфата свинца, которые обычно прикрепляются к поверхности пластин. Если аккумулятор будет продолжать работать в таких условиях, со временем мягкие кристаллы сульфата будут размножаться и становиться все твердее и твердее, что затрудняет их преобразование обратно в мягкие или даже дальнейшую активацию материалов, которые были частью электролит.

Сульфатирование свинцово-кислотных аккумуляторов - бич их выхода из строя. Эта проблема характерна для долговременно недостаточно заряженных аккумуляторных батарей.

При полной зарядке мягкие кристаллы сульфата могут быть преобразованы обратно в активные материалы, но солнечная батарея редко полностью перезаряжается, особенно в плохо спроектированной солнечной фотоэлектрической системе, где либо солнечная панель слишком мала, либо аккумулятор слишком велик .

Сульфатирование свинцово-кислотных аккумуляторов

Сульфатирование свинцово-кислотных аккумуляторов

Решить эту проблему может только периодическая перезарядка высоким напряжением; а именно выравнивающая зарядка, которая работает при высоком напряжении, генерирует пузырьки и перемешивает электролит. Вот почему этап 4 необходим для залитой аккумуляторной батареи. Во многих автономных солнечных системах мы обычно используем генератор + зарядное устройство для периодической стабилизации затопленной солнечной батареи в соответствии со спецификацией батареи.

2.4 Зависимость контрольных уставок от температуры

Поскольку уставка абсорбции (стадия 2), уставка поплавка (стадия 3) и уставка выравнивания (стадия 4) все могут быть скомпенсированы по температуре, если есть датчик температуры, мы хотели бы сэкономить несколько слов для этого небольшого тема.

В некоторых усовершенствованных контроллерах заряда уставки многоступенчатой ​​зарядки колеблются в зависимости от температуры батареи. Это называется функцией «температурной компенсации».

В контроллере есть датчик температуры, и когда температура батареи низкая, уставка будет повышена, и наоборот - она ​​будет соответствующим образом отрегулирована, когда температура станет выше.

Зонд датчика температуры

Зонд датчика температуры

Некоторые контроллеры имеют встроенные датчики температуры, поэтому их необходимо устанавливать рядом с аккумулятором, чтобы определять температуру. У других может быть датчик температуры, который должен быть подключен непосредственно к батарее; кабель подключит его к контроллеру, чтобы сообщить о температуре батареи.

Если ваши батареи применяются в ситуации, когда колебания температуры превышают 15 градусов по Цельсию каждый день, предпочтительнее использовать контроллер с температурной компенсацией.

2.5 Контрольные уставки в зависимости от типа батареи

Когда мы переходим к типу батарей, рекомендуется еще одна статья о солнечных батареях.

В большинстве солнечных энергетических систем используются свинцово-кислотные батареи глубокого цикла, которые бывают двух типов: затопленного типа и герметичного типа. Свинцово-кислотные аккумуляторы не только экономичны, но и широко используются на рынке.

Различные типы солнечных батарей

Различные типы солнечных батарей

Типы батарей также влияют на дизайн уставок для контроллеров заряда солнечных батарей; В современных контроллерах есть функция, позволяющая выбирать типы батарей перед подключением к солнечной энергосистеме.

2.6 Определение идеальных уставок

Наконец, мы подошли к теории определения идеальных уставок. Честно говоря, это больше касается баланса между быстрой зарядкой и поддерживающей подзарядкой. Пользователь солнечной энергетической системы должен принимать во внимание различные факторы, такие как температура окружающей среды, интенсивность солнечного излучения, тип батареи и даже нагрузки бытовой техники.

Необходимо учитывать только первые 1 или 2 фактора; в большинстве случаев этого достаточно.