Nabíjecí napětí baterie – mobilní elektrické systémy
NAPĚTÍ, ČAS a TEPLOTA jsou tři proměnné, které určují kvalitu nabíjení baterie. Nabíječka řídí tyto proměnné. Pokud to nedělá správně, drahé baterie se chronicky nedobíjejí nebo přebíjejí. V důsledku toho ukládají méně energie a předčasně selhávají.
Za pokročilými nabíjecími systémy není žádná magie. V podstatě vše, co dělají, je zvýšení rozdílu mezi aktuálním napětím baterie a napětím nabíječky. Čím vyšší je napětí, tím více proudu protéká do baterie a tím rychleji se nabíjí. Proces nabíjení však musí být přesně řízen, jinak se baterie snadno poškodí.
Jednoduchý experiment může stanovit vztah mezi nabíjecím napětím a proudem absorbovaným baterií. Vybijme akumulátor kapalným elektrolytem o kapacitě 100 Ah na 50 % a připojte jej k nabíjecímu zdroji s maximálním proudem 180 A. Na napájecím zdroji nastavte napětí na 13,2 V a změřte proud odebíraný akumulátorem . Poté zvýšíme napětí a znovu změříme proud absorbovaný baterií.
Výsledky měření jsou uvedeny v grafu. Červená čára ukazuje, že na 50 % nabitá baterie při napětí 13,2 V spotřebuje 35 A a při napětí 14,8 V – 160 A. S nárůstem napětí o 1,6 V se tedy rychlost nabíjení zvýší o 457 %.
Baterie nabitá na 70-75 % se chová jinak (černá čára na grafu). Při napětí 13,2 V si „myslí“, že je již plně nabitý a spotřebovává jen asi 1 A. Jakmile se ale napětí zvýší na 14,8 V, proud prudce vzroste na 60A. Zlepšené nabíjení o 6000 %!
Řídicí napětí nebyla zvolena náhodně. To jsou hodnoty, které se nejčastěji vyskytují v reálném životě. Při použití diodového děliče se objeví napětí 13,2V. Nebo regulátor napětí generátoru má vestavěný teplotní kompenzátor.
Teplotní kompenzace se používá ve většině moderních generátorů. Když se motorový prostor zahřeje a teplý vzduch prochází regulátorem, generátor považuje baterii za nabitou. Výsledkem je, že po cca 20 minutách provozu běžného autoalternátoru se napětí sníží ze 14 V na 13,2 V. U startovací baterie je to normální, ale u trakční baterie to zajišťuje, že nebude nikdy plně nabitá. Proto jsou na vozidlech s bateriemi s hlubokým cyklem instalovány nabíječky poháněné generátorem.
Zjistili jsme, že s rostoucím napětím se proud spotřebovaný baterií mnohonásobně zvyšuje. Není však dodatečná energie přijatá baterií vynaložena na ohřev a tvorbu plynu? Uchovává jej baterie pro pozdější použití? Není rychlonabíjení ztráta času, která nakonec zničí baterii?
Druhý experiment vyvrací pochybnosti. Vezměme si čtyři stejné baterie s tekutým elektrolytem o kapacitě 100 Ah. Zapojme je paralelně a vybijme na stejnou úroveň. Poté nabíjejte jeden po druhém při různých napětích. Změřme proud spotřebovaný baterií během nabíjení a pomocí ampérhodinového měřiče určíme, kolik skutečného nabití jednotlivé baterie obdržely. Během nabíjení budeme také sledovat teplotu baterií. Pokud stoupne na 50 stupňů. C, to znamená, že elektrolyt může vřít a tento režim je nebezpečný pro baterii.
Po dokončení nabíjení zkontrolujme, zda baterie skutečně udržely přijatou elektrickou energii. K tomu postupně připojíme ke každé baterii střídač, jehož zátěží budou žárovky o výkonu 400 W. Pokud během nabíjení baterie obdržela více ampérhodin a skutečně je ušetřila, měly by k ní připojené lampy svítit déle.
Výsledky experimentu nám umožňují odpovědět na následující otázky
1) Získává baterie více energie při rychlém nabíjení? Ano. Experiment ukázal, že při napětí 13,3 V baterie přijímala 21 Ah a při nabíjení při napětí 14,8 V – 60 Ah. Zlepšení bylo asi 300 %.
2) Uchovávala baterie skutečně přebytečnou energii, nebo byla promarněna na vytápění a plynování? Test prokázal, že baterie nabitá na 13,2 V napájela měnič po dobu 48 minut. A ten nabitý na 14,8 V fungoval při stejné zátěži 114 minut. Protože tato baterie byla jediným zdrojem energie pro střídač, při nabíjení přijímal a ukládal další ampérhodiny. Zlepšení bylo 230 %.
3) Bude se baterie při nabíjení vysokou rychlostí vařit? Během nabíjení se teplota baterie zvýšila z 18 na 32 stupňů C. Do nebezpečných 50 stupňů má daleko. Test navíc používal 150A nabíječku Pro replikaci tohoto druhu testování v reálném životě s 400Ah baterií byste potřebovali 600A generátor nebo nabíječku
6) Má nabíjení vyšším napětím další výhody? Ano, během nabíjení dochází k desulfataci, což zvyšuje životnost baterie. Pokud nabíjení pochází z generátoru, snižuje se doba chodu motoru a náklady na palivo spojené s nabíjením.
Nabíjení při zvýšeném napětí nemá pro baterie žádné negativní důsledky
Pokud na základě získaných dat vytvoříte počítačový program a zapíšete jej do mikroprocesoru, pak na jeho základě vytvořená nabíječka zvýší životnost baterií a prodlouží jejich provoz.
Položit otázku,
a nechte si poradit ohledně elektrického vybavení pro loď, jachtu, obytný vůz nebo karavan