شارژر باتری لیتیومی 24 ولت: تنظیمات ولتاژ و ویژگی های هوشمند

پاسخ مستقیم: چه تنظیمات و مشخصاتی یک شارژر باتری لیتیومی 24 ولتی را تعریف می کند

شارژر باتری لیتیومی 24 ولت منبع تغذیه عمومی نیست این یک دستگاه دقیق است که باید یک پروفایل شارژ مشخص به نام جریان ثابت/ولتاژ ثابت (CC/CV) ارائه دهد. برای باتری استاندارد 24 ولت LiFePO4، شارژر باید یک ولتاژ جذب بین 28.8 ولت و 29.2 ولت و یک ولتاژ شناور در اطراف 27.6 ولت . جریان شارژ معمولاً باید بین تنظیم شود 10% و 30% از آمپر ساعت (Ah) باتری (به عنوان مثال، یک باتری 100 آمپر ساعتی به طور مطلوب در 20 آمپر شارژ می شود). استفاده از شارژر طراحی شده برای شیمی اسید سرب به باتری لیتیومی برای همیشه آسیب می رساند زیرا شارژرهای اسید سرب از آستانه ولتاژ نادرست و حالت های گوگرد زدایی استفاده می کنند که با سلول های لیتیومی ناسازگار است.

درک الزامات ولتاژ: چرا 29.2 ولت مهم است

یک باتری لیتیومی 24 ولتی با 8 سلول به صورت سری (پیکربندی 8S) ساخته شده است. هر سلول LiFePO4 دارای ولتاژ اسمی 3.2 ولت و محدودیت شارژ ایمن 3.65 ولت است. ضرب این  در 8 سلول، حد بالایی را به دست می‌دهد 29.2 ولت . اگر یک شارژر بسته را فراتر از این آستانه فشار دهد، سیستم مدیریت باتری (BMS) باید برای قطع کردن مدار دخالت کند تا از نفخ سلولی یا فرار حرارتی جلوگیری کند. برعکس، اگر شارژر تنها در 28.0 ولت متوقف شود، باتری هرگز به ظرفیت کامل نخواهد رسید و ذخیره انرژی قابل توجهی بدون استفاده باقی خواهد ماند. به همین دلیل است که شارژر باتری لیتیومی 24 ولتی با دقت ولتاژ مدل می شود مثبت یا منفی 0.5 درصد یا بهتر است برای عمر چرخه بیش از 4000 شارژ ضروری هستند.

جریان و سرعت شارژ: متعادل کردن زمان در برابر طول عمر

جریان شارژ تأثیر مستقیمی بر سرعت پر شدن باتری و میزان گرمای تولید شده در طول فرآیند دارد. استاندارد صنعت برای تعادل سالم شارژ می شود 0.2C تا 0.3C (جایی که C نشان دهنده ظرفیت باتری است). جدول زیر رابطه بین اندازه باتری، جریان توصیه شده و زمان شارژ کامل تخمینی از حالت شارژ 20 درصدی را نشان می دهد:

در حالی که شارژرهای فرکانس بالا می توانند فشار دهند 30A یا بیشتر برای شارژ سریع، کاربران باید بدانند که شارژ مداوم با حداکثر نرخ مجاز (اغلب 0.5 درجه سانتیگراد یا بالاتر) گرمای داخلی اضافی ایجاد می کند. این گرما تجزیه الکترولیت را تسریع می کند و می تواند تعداد کل چرخه های تخلیه موجود را در طول عمر باتری کاهش دهد. برای استفاده روزانه، یک شارژر متوسط ​​20 آمپری اغلب بهترین سازش بین سرعت و مدیریت حرارتی را برای یک باتری استاندارد 100 آمپر ساعتی فراهم می کند.

ویژگی های ایمنی ضروری در یک شارژر مخصوص لیتیوم

یک شارژر باتری لیتیومی 24 ولتی شامل چندین لایه حفاظت الکتریکی است که مبدل های برق عمومی فاقد آن هستند. ویژگی حیاتی آن است الگوریتم CC/CV ، که از افزایش ولتاژ پس از نزدیک شدن ظرفیت باتری جلوگیری می کند. سایر عناصر ایمنی غیر قابل مذاکره عبارتند از:

• فعال سازی 0 ولت یا حالت پیش شارژ: این عملکرد به آرامی باتری را که BMS آن به دلیل تخلیه عمیق خاموش شده است، بیدار می کند. جریان قطره ای بسیار کم را اعمال می کند تا ولتاژ را قبل از درگیر شدن کامل برق به یک پنجره عملیاتی ایمن بازگرداند.
• حفاظت از قطبیت معکوس: مداری که در صورت اتصال تصادفی گیره های مثبت و منفی به عقب از جریان جریان جلوگیری می کند. این کار از ماسفت های داخلی شارژر و BMS باتری در برابر آسیب فوری اتصال کوتاه محافظت می کند.
• جبران و قطع دما: شارژ یک سلول لیتیومی در زیر 0 درجه سانتیگراد (32 درجه فارنهایت) باعث آبکاری لیتیوم فلزی می شود که ظرفیت را برای همیشه کاهش می دهد. شارژرهای هوشمند از ترمیستورها برای تشخیص دمای محیط یا باتری استفاده می کنند و تا زمانی که شرایط ایمن باشد، شارژ را به تاخیر می اندازند.

شارژرهای فرکانس بالا در مقابل شارژرهای سنتی: کارایی و قابلیت حمل

شارژرهای مدرن به طور فزاینده ای به جای ترانسفورماتورهای خطی سنگین و سنگین به فناوری سوئیچ حالت فرکانس بالا متکی هستند. یک شارژر باتری لیتیومی با فرکانس بالا 24 ولت برق متناوب را با نرخ های بالاتر از 50 کیلوهرتز تبدیل می کند که به ترانسفورماتورهای کوچکتر و سبک تر اجازه می دهد. افزایش بهره وری قابل اندازه گیری است: شارژرهای فرکانس بالا معمولاً به دست می آورند بازدهی 90 تا 94 درصد ، در حالی که طرح های خطی قدیمی تر ممکن است با بازدهی 60 تا 70 درصدی عمل کنند. این کاهش اتلاف انرژی منجر به تولید گرمای کمتر و مصرف کمتر برق در هر چرخه شارژ می شود. اندازه جمع و جور همچنین این واحدها را برای کاربردهای تلفن همراه در قایق‌ها، RVها و تاسیسات خورشیدی خارج از شبکه که فضا و وزن محدود است، بسیار مناسب‌تر می‌کند.

ملاحظات خاص برنامه برای انتخاب شارژر

محیط در نظر گرفته شده برای باتری، دوام مورد نیاز شارژر را دیکته می کند. موارد استفاده زیر به ویژگی های طراحی خاصی نیاز دارند:

• کاربردهای دریایی و RV: شارژرها باید دارای درجه حفاظت از نفوذ (IP) بالایی باشند مانند IP65 یا IP67 . این گواهی تضمین می کند که دستگاه در برابر ورود گرد و غبار مهر و موم شده و از جت های آب کم فشار یا غوطه ور شدن موقت محافظت می شود. پایانه های مقاوم در برابر خوردگی نیز برای محیط های آب شور ضروری هستند.
• ذخیره انرژی خورشیدی: در حالی که یک شارژر باتری لیتیومی 24 ولتی AC-DC برای شارژ شبکه پشتیبان استفاده می شود، کنترل کننده شارژ اولیه در یک آرایه خورشیدی باید یک واحد MPPT (ردیابی حداکثر نقطه توان) با مشخصات ولتاژ LiFePO4 اختصاصی باشد. کنترل کننده های PWM فاقد دقت ولتاژ مورد نیاز برای بانک های لیتیومی هستند و باید از آنها اجتناب شود.
• تحرک الکتریکی (اسکوتر، چرخ دستی گلف): شارژرهای روی برد با مقاومت در برابر لرزش قوی و خاموش شدن خودکار ضروری هستند. یک شارژر 20 آمپری می تواند بسته باتری گاری گلف 100 آمپر ساعتی را تقریباً به طور کامل پر کند. 5 ساعت ، به طور قابل توجهی زمان خرابی را در مقایسه با واحدهای با آمپر کمتر کاهش می دهد.

بهترین روش ها برای افزایش طول عمر باتری

تعامل بین شارژر باتری لیتیومی 24 ولتی و عادت های کاربر، عمر مفید سیستم ذخیره انرژی را تعیین می کند. رعایت سه روش اصلی از محو شدن زودرس ظرفیت جلوگیری می کند:

1. اجتناب از اشباع کامل برای ذخیره سازی: باتری را به طور نامحدود با ولتاژ 29.2 ولت به شارژر متصل نکنید. هنگامی که نشانگر شارژ کامل شده است (جریان به زیر 0.05 درجه سانتیگراد می رسد)، شارژر را جدا کنید. برای ذخیره سازی طولانی مدت بیش از 30 روز، باتری باید تا حدی تخلیه شود وضعیت شارژ 50 تا 60 درصد (تقریباً 26.4 ولت تا 26.8 ولت) برای به حداقل رساندن تنش بر روی مواد کاتد.
2. نظارت بر آستانه شارژ: باتری های لیتیوم فسفات آهن اثر حافظه ندارند، اما در صورت تخلیه کامل سریعتر تخریب می شوند. شروع چرخه شارژ زمانی که ظرفیت کاهش می یابد 20 تا 30 درصد باقی مانده است در مقایسه با برخورد مکرر به قطع ولتاژ پایین، توان کل انرژی در طول عمر بیشتری را به همراه دارد.
3. حفظ سیستم عامل و اتصالات: برای شارژرهایی با قابلیت‌های هوشمند، به‌روزرسانی‌های میان‌افزار ممکن است الگوریتم‌های شارژ را برای تعادل بهتر سلول‌ها اصلاح کنند. علاوه بر این، ترمینال‌های حلقه شل یا کانکتورهای آندرسون خورده مقاومتی ایجاد می‌کنند که شارژر را فریب می‌دهد تا فکر کند ولتاژ بالاتر از ولتاژ واقعی سلول است و در نتیجه باعث کم‌شارژی مزمن می‌شود.

با جفت کردن باتری با یک شارژر باتری لیتیومی 24 ولتی مشخص شده و رعایت این مرزهای عملیاتی، کاربران می توانند به طور قابل اعتماد به عمر چرخه امتیازی دست پیدا کنند. 3000 تا 5000 چرخه که تکنولوژی LiFePO4 به آن معروف است.