آموزش باتری ها | بخش سوم – شارژ و دشارژ

شارژ انواع باتری

و اما در بخش سوم آموزش‌های مربوط به باتری ها ، می پردازیم به معرفی و بررسی دقیق مشخصات باتری ها ، انواع آن ها ، شارژ و دشارژ و سایر مشخصات آن ها که در ادامه قسمت دوم این آموزش هست و توصیه میکنم حتما اون رو مطالعه بفرمایین.

مشخصات باتری ها:

Type : تعیین کننده نوع باتری است؛ که می تواند زیر مجموعه های اولیه یا ثانویه باشد.

Equivalent Series Resistance) ESR) : به معنی مقاومت معادل سری (مقاومت داخلی باتری) است. با واحد اهم یا میلی اهم نمایش داده می شود.

مشخصات باتری در مدار

 

Capacity : ظرفیت باتری با واحد A/h یا mA/h نمایش داده می شود. که به معنای حداکثر میزان جریان دهی ممتد در طول یک ساعت است.

C rate : نسبت به میزان ظرفیت باتری و برای شارژ و دشارژ تعیین می شود. (سرعت شارژ یا دشارژ باتری است). مثلا؛ برای باتری 1A/h ، 1C به معنی 1، 10C به معنی 10 و 0.5C به معنی 0.5 آمپر جریان سینک یا سورس باتری است.

Mid Point Voltage) MPV) : همان ولتاژ نامی سل باتری می باشد و زمانی اندازه گیری می شود که سطح انرژی باتری به نصف مقدار خود رسیده باشد.

End Of Discharge Voltage) EODV) : ولتاژی است که وقتی باتری دشارژ می شود، اگر از آن کمتر شود باتری آسیب جدی می بیند و امکان بازیابی آن کم است؛ در اصطلاح باتری مرده است.

نمودار زمانی دشارژ باتری

By Weight and Volume) Energy Density) : میزان چگالی (تراکم) انرژی باتری ها در دو روش جرمی و حجمی انجام می شود. در روش جرمی واحد Wh/kg ، به معنای میزان تراکم انرژی در واحد یک کیلوگرم و در روش حجمی واحد Wh/l ، به معنای میزان تراکم انرژی در واحد یک لیتر است. بزرگ تر بودن مقدار حجمی به معنای ساخت باتری با ابعاد کوچک تر و بیشتر بودن مقدار جرمی به معنای ساخت باتری سبک تر است. علاوه بر آن باتری های با چگالی بالاتر گران تر هم هستند. واحد اندازه گیری W/Kg هم برای بیان میزان وات در تراکم جرمی بر حسب کیلوگرم است.

نمودار چگالی انرژی باتری

Voltage Stability : نحوه دشارژ باتری ها به مرور زمان در تثبیت ولتاژ خروجی آنها تاثیر دارد. همان طور که در شکل زیر معلوم است، صاف بودن تغییرات ولتاژ باتری نیکل کادمیم و نیکل متال هیدرید نسبت به لیتیوم یون آنرا برای رگولاتور های خطی مناسب تر نموده و برای لیتیوم یون ترجیحا از رگولاتور سوئیچینگ استفاده می شود.

منحنی دشارژ باتری

Peak Current : حداکثر جریان دهی لحظه ایی به میزان ESR داخلی باتری بستگی دارد. کم بودن مقاومت داخلی علاوه بالا بردن جریان دهی باتری، در صورت امتداد جریان می تواند باعث آسیب جدی تر، نسبت به باتری با ESR بیشتر شود. داغ شدن و حتی انفجار باتری از این دسته مشکلات هستند.

Self Discharge : جریان نشتی حاصل از مقاومت داخلی موازی باتری باعث تخلیه شارژ در حالت بی باری می شود. این پدیده را در باتری ها به نام shelf life می شناسند و وابستگی زیادی به دما و رطوبت محیط دارد و با افزایش دما، سرعت تخیله شارژ باتری زیادتر می شود. نکته قابل توجه در مورد میزان تخلیه شارژ بر حسب درصد در طول یک ماه این است که؛ این عدد بصورت میانگین تغییرات جریان نشتی است و این جریان به دلیل غیر خطی بودن مقاومت نشی، تغییرات یکنواختی ندارد.

میزان تخلیه شارژ باتری
میزان تخلیه شارژ باتری

Manufactured Date : تاریخ تولید باتری در کارخانه.

Install By Date : مدت زمانی است که از shelf life بر گرفته شده و درصورت شارژ و قرار دادن باتری بدون بار خارجی، فاسد می شود. این زمان معمولا بین 2 تا 7 سال است.

Expiration Date : تاریخی است که از آن به بعد، عملکرد صحیح باتری گارانتی نمی شود.

Recharge Time : مدت زمان مورد نیاز برای اینکه باتری بصورت کامل شارژ شود به نحوه شارژ، دما، رطوبت، جنس، ظرفیت و ولتاژ نامی باتری بستگی دارد.

Depth Of Discharge : از DoD برای تعیین میزان تخلیه شارژ استفاده می شود. این شاخص معمولا بصورت درصد و بر اساس جریان نامی (ظرفیت)، مدت زمان دشارژ و جریان بار حساب می شود. برای مثال؛ اگر یک باتری با ظرفیت 100 آمپر/ساعت به مدت زمان 20 دقیقه با جریان 50 آمپر تحت بار باشد: %16.67=100*(100/(20/60)*50) . در نتیجه 100 درصد به معنی دشارژ کامل و 0 درصد به معنی شارژ کامل است. از DoD معمولا برای بررسی طول عمر مفید باتری استفاده می شود. هرچقدر DoD کمتر باشد؛ طول عمر و تعداد دفعات سیکل شارژ و دشارژ باتری بالاتر میرود.

State Of Charge : از SoC برای تعیین سطح شارژ باتری به کار می رود. بر حسب درصد بیان می شود و دقیقا عکس DoD می باشد. در نتیجه 0 درصد به معنی دشارژ کامل و 100 درصد به معنی  شارژ کامل است. از SoC معمولا برای بیان جریان فعلی و وضعیت شارژ باتری استفاده می شود.

Cycle Life : تعداد دفعاتی که می توان باتری را شارژ و دشارژ کرد، قبل از اینکه ظرفیتش به 80 درصد مقدار نامی کاهش یابد را چرخه ی شارژ و دشارژ گویند. این پارامتر از باتری به عوامل مهمی مثل؛ نحوه شارژ و دشارژ، حفاظت مناسب و دمای محیط بستگی دارد و در اصل همان طول عمر مفید باتری است.

Temperature : در حالت های شارژ و دشارژ و انبارسازی دمای باتری معمولا باید از 0 تا حداکثر 50 درجه سانتیگراد باشد. دماهای بالا تر از 50 درجه و پایین تر از 0 درجه عملکرد باتری را مختل و عمر آنرا کم می کند.

Cost : قیمت باتری بستگی به جنس و پارامتر هایی مثل؛ ولتاژ نامی، ظرفیت و… دارد و باید متناسب با کار مورد نظر انتخاب شوند، تا از هزینه اضافه خودداری شود.

مدار معادل باتری:

مدار معادل باتری

یک نمونه مدار معادل باتری بصورت بالا است. که در آن؛

Ra : مقاومت معادل ساختار شیمیایی شامل؛ ورقه و ماده جدا کننده الکترولیت.

Rm : مقاومت معادل ساختار فلزی شامل؛ الکترود، ترمینال و اتصالات فلزی داخلی.  مجموع دو مقاومت سری Ra و Rm همان ESR است.

Cb : خازن معادل ناشی از موازی کردن الکترود ها، ورقه و ماده جدا کننده است.

Ri : مقاومت معادل غیر خطی بین دو الکترود که ناشی از ماده الکترولیت است. این مقاومت همان مقاومت نشی است، که در حالت    بی باری باعث تخلیه شدن تدریجی باتری می شود.

در داخل باتری ESL (سلف معادل سری) کوچکی قرار دارد که معمولا از آن صرف نظر می شود.

نحوه تشخیص باتری معیوب:

باتری معیوب را می توان از وضعیت ظاهری و رفتار الکتریکی اش تعیین کرد. یک باتری معیوب ممکن است؛ نشتی مواد شیمیایی، بادکردگی و تغییر رنگ داشته و یا از لحاظ ظاهری عادی به نظر برسد ولی جریان دهی و ولتاژ نامی آن در بازه بخوصی از روند دشارژ تضعیف شده باشد.

یکی از عیوب رایج باتری ها صفر شدن ولتاژ سل است، که با اعمال جریان پالسی با نرخ 1 یا 2C می توان تا حداکثر 80 درصد ظرفیت و ولتاژ نامی را بازیابی کرد. از عیوب دیگر می توان به قطع شدن ارتباط سل ها، شارژ نشدن کامل باتری و افت ناگهانی ولتاژ در جریانی های کمتر از 60 درصد ظرفیت نامی و… اشاره کرد.

از باتری هایی که دارای عیب های نهفته هستند نباید استفاده کرد؛ دلیل آن هم خطر انفجار و نشت مواد شیمیایی است. از این رو کنترل و بررسی؛ ولتاژ، جریان و دما در روند شارژ و دشارژ بسیار مهم است. علاوه بر آن باید از مدارات محافظ اتصال کوتاه و معکوس هم استفاده کرد تا در صورت بروز عیب باتری از مدار خارج شود.

✔ بارزدینو همراه شوید در بخش بعدی آموزش باتری‌ها
احسان ملکوتی نیا

احسان ملکوتی نیا

فعال در حوزه الکترونیک صنعتی، منابع تغذیه، تعمیرات انواع بردهای الکترونیکی.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.