درباره اصول دشارژ باتری بیشتر بدانید

علی مشایخعلی مشایخ
41 بازدید
اصول دشارژ باتری
post

هدف یک باتری ذخیره انرژی و آزادسازی آن (دشارژ) در یک زمان دلخواه است. در این بخش تخلیه در ریت های C را آزمایش می کنیم و میزان تخلیه ای که یک باتری می تواند به طور ایمن انجام دهد، را ارزیابی می کنیم. این مقاله همچنین انواع مختلف تخلیه و اصول دشارژ باتری را بررسی می کند و عمر باتری در الگوهای باری مختلف را می سنجد.

باتری الکتروشیمیایی نسبت به سایر وسایل ذخیره انرژی مزایایی دارد؛ در وسایل دیگر تا وقتی که به شارژ هستند، سطح انرژی زیاد است اما هرگاه آن را از شارژ دربیاوریم، انرژی به سرعت کاهش می یابد. ابرخازن الگوی تخلیه خطی دارد؛ هوای متراکم و یک دستگاه ذخیره فلای ویل برعکس باتری عمل می کنند؛ یعنی درهمان ابتدا بیشترین میزان انرژی را آزاد می کنند. شکل1،2 و3 نحوه تخلیه انرژی ذخیره شده را نشان می دهند.

منحنی تخلیه باتری
شکل1. منحنی تخلیه باتری؛ این نوع تخلیه انرژی ثابتی را تا آخر نگه می دارد.
منحنی تخلیه ابرخازن
شکل2. منحنی تخلیه ابرخازن؛ این نوع تخلیه خطی از مصرف کامل انرژی جلوگیری می کند.
منحنی تخلیه هوای متراکم
شکل3؛ منحنی تخلیه هوای متراکم؛ برعکس باتری؛ بهترین عملکرد در ابتدا

بسیاری از باتری های قابل شارژ ممکن است به راحتی اورلود (شارژ بیش از حد) شوند؛ اما این وضعیت باید به زودی تمام شود. ماندگاری باتری با سطح و مدت بار وارده ارتباط مستقیم دارد؛ بار وارده شامل شارژ، تخلیه و دما است. افرادی که برای سرگرمی های از راه دور خود از باتری استفاده می کنند، با تخلیه این باتری ها در 30C، میزان مقاومت باتری را به حداکثر می رسانند؛ یعنی چیزی حدود 30 برابر ظرفیت آنها تخلیه انجام می شود. برای مثال هنگام استفاده از باتری در هلیکوپتر، ماشین مسابقه ای و قایق سریع کنترل از راه دور، طول عمر باتری کوتاه تر خواهد شد. افرادی که از وسایل کنترل از راه دور استفاده می کنند، از این شرایط آگاه هستند و می خواهند هم هزینه کنند و هم با خطرات امنیتی احتمالی روبه رو شوند.

تولیدکنندگان پهپاد ها به منظور رسیدن به حداکثر انرژی به ازای وزن، به باتری هایی روی می آورند که ظرفیت بالایی دارند. آنها Energy Cellها را انتخاب می کنند. اما در صنایعی که به بارهای الکتریکی سنگینی نیاز داریم و طول عمر وسیله باید بالا باشد، قضیه فرق می کند. برای اینگونه موارد باید باتری های قوی تر با طرفیت کمتر انتخاب کنیم.

میزان تخلیه

تخلیه باتری های اسیدی را تا 1.75 V/cell، سیستم های برپایه نیکل تا 1.0 V/cell و اکثر باتری های لیتیمی تا 3.0V/cell در نظر بگیرید. در این مرحله حدود 95% انرژی صرف می شود؛ اگر تخلیه ادامه یابد، ولتاژ به سرعت کاهش می یابد. به منظور پیشگیری از تخلیه بیش از حد باتری ها، در بیشتر وسایل پس از رسیدن به ولتاژ آخر تخلیه، وسیله دیگر کار نمی کند. اگر کار را پس از تخلیه رها کنیم، ولتاژ یک باتری سالم به تدریج بازیابی می شود و به ولتاژ اولیه بر می گردد. تفاوت در میل ترکیبی فلزات موجود در الکترودها، باعث ایجاد این ولتاژ می شود؛ حتی اگر باتری خالی باشد. کشیدن کار زیاد از وسیله و یا تخلیه خودبه خودی ناگهانی از بازیابی ولتاژ جلوگیری می کند.

کار سنگین مثل دریل زدن بتن با یک ابزار قدرتی، ولتاژ باتری را کاهش می دهد. آستانه ولتاژ آخر تخلیه در سطح کمی تنظیم می شود تا از توقف های زودهنگام وسیله خودداری شود. همچنین هنگام تخلیه در دماهای پایین باید سطح ولتاژ توقف را پایین بیاوریم؛ زیرا ولتاژ باتری کاهش یافته و مقاومت داخلی باتری افزایش می یابد. جدول 4 ولتاژهای انتهای تخلیه باتری های مختلف را نشان می دهد.

پایان دشارژلیتیوم منگنزلیتیوم فسفاتسرب اسیدنیکل کادمیوم/نیکل منگنز هیدرید
اسمی3.60V/cell3.20V/cell2.00V/cell1.20V/cell
بار معمولی3.0–3.3V/cell2.70V/cell1.75V/cell1.00V/cell
بار سنگین یا دمای پایین2.70V/cell2.45V/cell1.40V/cell0.90V/cell
جدول 4: ولتاژهای نامی و توصیه شده پایان دشارژ تحت بارهای معمولی و سنگین
ولتاژ انتهای تخلیه پایین تر در بارهای زیاد، تلفات بیشتر را جبران می‌کند.

شارژ بیش ازحد یک باتری اسیدی باعث تولید هیدروژن سولفید می شود؛ که یک گاز بی رنگ، سمی و قابل اشتعال است و بوی تخم مرغ گندیده می دهد. همچنین این گاز از تجزیه مواد ارگانیک در مرداب ها و فاضلاب ها تولید می شود. در گاز طبیعی و گازهای آتشفشانی نیز وجود دارد. این گاز سنگین تر از هوا بوده و در فضاهایی که تهویه ضعیفی دارند، در کف اتاق تجمع می یابد. بوی گاز می تواند به مرور زمان باعث مرگ شود و قربانیان از وجود این گاز بی خبر هستند.

چه چیزی یک چرخه تخلیه را ایجاد می کند؟

چرخه شارژ/تخلیه به معنی تخلیه کامل یک باتری شارژ شده و شارژ دوباره آن می باشد. این همیشه شامل این شرایط نمی شود. باتری ها به ندرت تخیه کامل انجام می دهند و تولیدکنندگان معمولا از 80% میزان تخلیه (DoD) در ارزیابی یک باتری استفاده می کنند. یعنی فقط 80% انرژی در دسترس آزاد می شود و 20% آن در باتری باقی می ماند. ایجاد چرخه در باتری بدون رسیدن به حد تخلیه کامل، طول عمر باتری و وسیله را افزایش می دهد. زیرا باتری ها با کمی ظرفیت باقی مانده دوباره شارژ می شوند.

در مورد اینکه چه چیزی یک چرخه تخلیه را ایجاد می کند، تعریف استاندارد و کاملی وجود ندارد. برخی افراد هنگامی که باتری شارژ می شود، یک چرخه به حساب می آورند. یک باتری هوشمند باید پس از شارژ شدن، 15% تخلیه داشته باشد؛ تا یک چرخه تخلیه محسوب شود. میزان تخلیه کمتر از 15% یک چرخه به حساب نمی آید. یک باتری ماهواره ای قبل از شارژ مجدد در یک روز ماهواره ای، DoD 30 الی 40% دارد. یک باتری EVجدید می تواند تا 80% شارژ شده و تا 30% تخلیه انجام دهد. به مرور زمان که باتری باعث طی مسافتی معین می شود، پهنای باند به تدریج افزایش می یابد. خودداری از شارژ و تخلیه کامل باعث کاهش فشار وارده بر روی باتری می شود.

یک ماشین دوگانه سوز قبل از شارژ مجدد باتری، در طی رانندگی تنها کسری از ظرفیت خود را استفاده می کند. چرخاندن موتور ماشین کمتر از 5% انرژی باتری را مصرف می کند. در صنایع ماشینی این شرایط یک جرخه محسوب می شود.

منابع مربوط به چرخه تخلیه و یا شمارش چرخه ها بر روی همه باتری ها صدق نمی کنند. یک مثال که نشان می دهد شمارش چرخه های تخلیه به طور دقیق عمر باتری را بازتاب نمی کند: باتری های ذخیره ای. این باتری ها از قدرت باد و فوتووالتائیک انرژی تجدیدپذیر دریافت می کنند. هنگام نیاز به انرژی، میزان انرژی برای بازه کوتاه مدتی ارائه می دهند. مدت زمان بین شارژ و تخلیه ممکن است چند میلی ثانیه باشد. نحوه شارژ یک باتری معمولی 40 به 60% است. از شمارش coulomb نیز می توانیم برای ارزیابی میزان فرسودگی باتری استفاده کنیم.

منابع

باتری یونیورسیتی

آیا این مقاله برای شما مفید بود؟
بله
تقریبا
خیر
دسته بندی باتری
اشتراک گذاری

نوشته های مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

سبد خرید

سبد خرید شما خالی است.

ورود به سایت
question