Sihua Wen, Insinyur Aplikasi Baterai, Texas Instruments

Biasanya, dalam sistem apa pun yang terdiri dari beberapa baterai yang dihubungkan secara seri, muncul masalah ketidakseimbangan muatan masing-masing baterai. Pemerataan pengisian daya adalah teknik desain yang meningkatkan keamanan, waktu pengoperasian, dan masa pakai baterai. IC perlindungan baterai terbaru dan indikator pengisian daya dari Texas Instruments - keluarga BQ2084, BQ20ZXX, BQ77PL900, dan BQ78PL114, yang termasuk dalam lini produk perusahaan - sangat penting untuk penerapannya. dari metode ini.

APA ITU KETIMBANGAN BATERAI?

Panas berlebih atau pengisian daya berlebih akan mempercepat keausan baterai dan dapat menyebabkan kebakaran atau bahkan ledakan. Perlindungan perangkat lunak dan perangkat keras mengurangi bahaya. Dalam kumpulan banyak baterai yang dihubungkan secara seri (biasanya blok seperti itu digunakan pada laptop dan peralatan medis), ada kemungkinan baterai menjadi tidak seimbang, yang menyebabkan degradasinya secara perlahan namun stabil.
Tidak ada dua baterai yang sama, dan selalu ada sedikit perbedaan dalam status pengisian baterai (SOC), pengosongan otomatis, kapasitas, resistansi, dan karakteristik suhu, bahkan jika kita berbicara tentang baterai dengan jenis yang sama, dari produsen dan produsen yang sama. bahkan dari batch produksi yang sama. Saat membentuk blok yang terdiri dari beberapa baterai, pabrikan biasanya memilih baterai yang serupa di SSB dengan membandingkan voltase pada baterai tersebut. Namun, perbedaan parameter masing-masing baterai masih tetap ada, dan dapat meningkat seiring waktu. Kebanyakan pengisi daya menentukan muatan penuh berdasarkan tegangan total seluruh rantai baterai yang dihubungkan secara seri. Oleh karena itu, tegangan pengisian daya masing-masing baterai dapat sangat bervariasi, namun tidak melebihi ambang batas tegangan saat perlindungan pengisian berlebih diaktifkan. Namun, titik lemahnya adalah baterai dengan kapasitas rendah atau resistansi internal yang tinggi, voltasenya mungkin lebih tinggi dibandingkan baterai lain yang terisi penuh. Cacat baterai tersebut akan muncul kemudian selama siklus pengosongan yang lama. Tegangan tinggi baterai tersebut setelah pengisian selesai menunjukkan percepatan degradasinya. Ketika dikosongkan karena alasan yang sama (resistansi internal tinggi dan kapasitas rendah), baterai ini akan memiliki voltase paling rendah. Artinya saat mengisi baterai yang lemah, proteksi tegangan lebih dapat berfungsi, sedangkan sisa baterai di unit belum terisi penuh. Hal ini akan mengakibatkan kurang dimanfaatkannya sumber daya baterai.

METODE PENYIMBANGAN

Ketidakseimbangan baterai memiliki dampak buruk yang signifikan terhadap masa pakai baterai dan masa pakai baterai. Yang terbaik adalah menyamakan voltase dan SSB baterai saat sudah terisi penuh. Ada dua metode untuk menyeimbangkan baterai - aktif dan pasif. Yang terakhir ini kadang-kadang disebut "penyeimbangan resistor". Metode pasifnya cukup sederhana: baterai yang memerlukan penyeimbangan dibuang melalui sirkuit bypass yang menghilangkan daya. Sirkuit bypass ini dapat diintegrasikan ke dalam paket baterai atau ditempatkan di chip eksternal. Metode ini lebih disukai untuk aplikasi berbiaya rendah. Hampir semua kelebihan energi dari baterai dengan muatan besar hilang dalam bentuk panas - ini adalah kelemahan utama dari metode pasif, karena ini mengurangi masa pakai baterai di antara pengisian daya. Metode penyeimbangan aktif menggunakan induktor atau kapasitor, yang kehilangan energinya dapat diabaikan, untuk mentransfer energi dari baterai yang terisi daya tinggi ke baterai yang dayanya lebih sedikit. Oleh karena itu, cara aktif jauh lebih efektif dibandingkan cara pasif. Tentu saja, peningkatan efisiensi memerlukan biaya - penggunaan komponen tambahan yang relatif mahal.

METODE PENYIMBANGAN PASIF

Solusi paling sederhana adalah dengan menyamakan tegangan baterai. Misalnya, BQ77PL900, yang memberikan perlindungan untuk paket baterai dengan 5 hingga 10 baterai secara seri, digunakan pada perkakas tanpa timbal, skuter, catu daya tak terputus, dan peralatan medis. Sirkuit mikro adalah unit yang lengkap secara fungsional dan dapat digunakan untuk bekerja dengan kompartemen baterai, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Membandingkan tegangan baterai dengan ambang batas yang diprogram, sirkuit mikro, jika perlu, mengaktifkan mode penyeimbangan. Gambar 2 menunjukkan prinsip operasi. Jika tegangan baterai melebihi ambang batas yang ditentukan, pengisian daya akan berhenti dan sirkuit bypass akan tersambung. Pengisian daya tidak akan dilanjutkan hingga tegangan baterai turun di bawah ambang batas dan prosedur penyeimbangan berhenti.

Beras. 1.Chip BQ77PL900 digunakan secara stand-alone
mode pengoperasian untuk melindungi unit baterai

Saat menerapkan algoritma penyeimbangan yang hanya menggunakan deviasi tegangan sebagai kriteria, penyeimbangan yang tidak lengkap mungkin terjadi karena perbedaan impedansi internal baterai (lihat Gambar 3). Faktanya adalah impedansi internal berkontribusi terhadap penyebaran tegangan selama pengisian. Chip pelindung baterai tidak dapat menentukan apakah ketidakseimbangan tegangan disebabkan oleh perbedaan kapasitas baterai atau perbedaan resistansi internalnya. Oleh karena itu, dengan penyeimbangan pasif jenis ini tidak ada jaminan bahwa semua baterai akan terisi 100%. IC indikator pengisian daya BQ2084 menggunakan versi penyeimbangan tegangan yang ditingkatkan. Untuk meminimalkan efek variasi resistansi internal, BQ2084 melakukan penyeimbangan menjelang akhir proses pengisian daya, saat arus pengisian daya rendah. Keuntungan lain dari BQ2084 adalah pengukuran dan analisis tegangan semua baterai yang termasuk dalam unit. Namun, bagaimanapun juga, metode ini hanya berlaku dalam mode pengisian daya.

Beras. 2.Metode pasif berdasarkan penyeimbangan tegangan

Beras. 3.Metode penyeimbangan tegangan pasif
menggunakan kapasitas baterai secara tidak efisien

Sirkuit mikro dari keluarga BQ20ZXX menggunakan teknologi Impedance Track yang dipatenkan untuk menentukan tingkat pengisian daya, berdasarkan penentuan SSB dan kapasitas baterai. Dalam teknologi ini, untuk setiap baterai, muatan Q KEBUTUHAN yang diperlukan untuk mencapai keadaan terisi penuh dihitung, setelah itu selisih ΔQ antara Q KEBUTUHAN semua baterai ditemukan. Kemudian sirkuit mikro menyalakan sakelar daya yang melaluinya baterai seimbang ke keadaan ΔQ = 0. Karena perbedaan resistansi internal baterai tidak mempengaruhi metode ini, metode ini dapat digunakan kapan saja: baik saat mengisi dan mengosongkan baterai. Dengan menggunakan teknologi Impedance Track, keseimbangan baterai yang lebih akurat dapat dicapai (lihat Gambar 4).

Beras. 4.

KESEIMBANGAN AKTIF

Dari segi efisiensi energi, cara ini lebih unggul dibandingkan penyeimbangan pasif, karena Untuk mentransfer energi dari baterai yang lebih bermuatan ke baterai yang lebih sedikit muatannya, induktansi dan kapasitansi digunakan sebagai pengganti resistor, di mana praktis tidak ada kehilangan energi. Metode ini lebih disukai jika diperlukan masa pakai baterai maksimum.
Menampilkan teknologi PowerPump yang dipatenkan, BQ78PL114 adalah komponen penyeimbang baterai aktif terbaru TI dan menggunakan konverter induktif untuk mentransfer daya. PowerPump menggunakan MOSFET saluran-n saluran-n dan induktor yang terletak di antara sepasang baterai. Rangkaiannya ditunjukkan pada Gambar 5. MOSFET dan induktor membentuk konverter buck/boost perantara. Jika BQ78PL114 menentukan bahwa baterai atas perlu mentransfer energi ke baterai bawah, sinyal sekitar 200 kHz dengan siklus kerja sekitar 30% dihasilkan pada pin PS3. Saat kunci Q1 terbuka, energi dari baterai atas disimpan di throttle. Ketika saklar Q1 ditutup, energi yang tersimpan dalam induktor mengalir melalui dioda flyback saklar Q2 ke baterai yang lebih rendah.

Beras. 5.

Kehilangan energi kecil dan terutama terjadi pada dioda dan induktor. Chip BQ78PL114 mengimplementasikan tiga algoritma penyeimbangan:

• oleh tegangan pada terminal baterai. Metode ini mirip dengan metode penyeimbangan pasif yang dijelaskan di atas;
• oleh tegangan rangkaian terbuka. Metode ini mengkompensasi perbedaan resistansi internal baterai;
• menurut SZB (berdasarkan prediksi kondisi baterai). Metode ini mirip dengan yang digunakan pada rangkaian mikro keluarga BQ20ZXX untuk penyeimbangan pasif berdasarkan SSB dan kapasitas baterai. Dalam hal ini, muatan yang perlu ditransfer dari satu baterai ke baterai lainnya ditentukan secara tepat. Penyeimbangan terjadi di akhir pengisian daya. Saat menggunakan metode ini, hasil terbaik dicapai (lihat Gambar 6)

Beras. 6.

Karena arus penyeimbang yang besar, teknologi PowerPump jauh lebih efisien dibandingkan penyeimbangan pasif konvensional dengan sakelar bypass internal. Saat menyeimbangkan baterai laptop, arus penyeimbang adalah 25...50 mA. Dengan memilih nilai komponen, Anda dapat mencapai efisiensi penyeimbangan 12-20 kali lebih baik dibandingkan dengan metode pasif dengan kunci internal. Nilai ketidakseimbangan yang khas (kurang dari 5%) dapat dicapai dalam satu atau dua siklus.
Selain itu, teknologi PowerPump memiliki keunggulan nyata lainnya: penyeimbangan dapat terjadi dalam mode pengoperasian apa pun - pengisian daya, pengosongan, dan bahkan ketika baterai yang menyalurkan energi memiliki tegangan lebih rendah daripada baterai yang menerima energi. Dibandingkan dengan metode pasif, energi yang hilang jauh lebih sedikit.

PEMBAHASAN EFEKTIFITAS METODE ACTIVE DAN PASSIVE BALANCING

Teknologi PowerPump melakukan penyeimbangan lebih cepat. Jika terjadi ketidakseimbangan 2% baterai 2200 mAh, hal ini dapat dilakukan dalam satu atau dua siklus. Dengan penyeimbangan pasif, sakelar daya yang terpasang pada baterai membatasi nilai arus maksimum, sehingga mungkin diperlukan lebih banyak siklus penyeimbangan. Proses penyeimbangan bahkan bisa terhenti jika terdapat perbedaan besar pada parameter baterai.
Kecepatan penyeimbangan pasif dapat ditingkatkan dengan menggunakan komponen eksternal. Gambar 7 menunjukkan contoh umum dari solusi tersebut yang dapat digunakan bersama dengan rangkaian chip BQ77PL900, BQ2084, atau BQ20ZXX. Pertama, sakelar baterai internal dihidupkan, yang menciptakan arus bias kecil yang mengalir melalui resistor R Ext1 dan R Ext2 yang terhubung antara terminal baterai dan sirkuit mikro. Tegangan sumber gerbang pada resistor RExt2 menyalakan sakelar eksternal, dan arus penyeimbang mulai mengalir melalui sakelar eksternal terbuka dan resistor R Bal.

Beras. 7.Diagram skema penyeimbangan pasif
menggunakan komponen eksternal

Kerugian dari metode ini adalah baterai yang berdekatan tidak dapat diseimbangkan pada saat yang bersamaan (lihat Gambar 8a). Hal ini karena ketika saklar internal baterai yang berdekatan terbuka, tidak ada arus yang dapat mengalir melalui resistor R Ext2. Oleh karena itu, kunci Q1 tetap tertutup meskipun kunci internal terbuka. Dalam prakteknya, masalah ini tidak terlalu penting, karena Dengan metode penyeimbangan ini, baterai yang terhubung ke Q2 dengan cepat diseimbangkan, dan kemudian baterai yang terhubung ke kunci Q2 diseimbangkan.
Masalah lainnya adalah tingginya tegangan sumber pengurasan V DS yang dapat terjadi ketika setiap baterai lainnya sedang diseimbangkan. Gambar 8b menunjukkan kasus ketika baterai atas dan bawah seimbang. Dalam hal ini, tegangan V DS kunci tengah mungkin melebihi tegangan maksimum yang diijinkan. Solusi untuk masalah ini adalah dengan membatasi nilai maksimum resistor R Ext atau menghilangkan kemungkinan penyeimbangan baterai setiap detik secara bersamaan.

Metode penyeimbangan cepat adalah cara baru untuk meningkatkan keamanan baterai. Dengan penyeimbangan pasif, tujuannya adalah untuk menyeimbangkan kapasitas baterai, namun karena arus penyeimbangan yang rendah, hal ini hanya dapat dilakukan pada akhir siklus pengisian daya. Dengan kata lain, pengisian daya baterai yang buruk secara berlebihan dapat dicegah, tetapi hal ini tidak akan menambah waktu pengoperasian tanpa pengisian ulang, karena terlalu banyak energi yang akan hilang di sirkuit resistif bypass.
Saat menggunakan teknologi penyeimbang aktif PowerPump, dua tujuan tercapai secara bersamaan - penyeimbangan kapasitas di akhir siklus pengisian daya dan perbedaan tegangan minimal di akhir siklus pengosongan. Energi disimpan dan ditransfer ke baterai yang lemah, bukannya dibuang sebagai panas di sirkuit bypass.

KESIMPULAN

Menyeimbangkan tegangan baterai dengan benar adalah salah satu cara untuk meningkatkan keamanan pengoperasian baterai dan meningkatkan masa pakainya. Teknologi penyeimbangan baru memantau kondisi setiap baterai, sehingga meningkatkan masa pakainya dan meningkatkan keselamatan operasional. Teknologi penyeimbangan aktif cepat PowerPump meningkatkan masa pakai baterai dan memungkinkan baterai diseimbangkan seefisien dan seefektif mungkin di akhir siklus pengosongan.

Maret 2016

Seperti diketahui, cara kerja baterai timbal-asam didasarkan pada terjadinya beda potensial antara dua elektroda yang direndam dalam elektrolit. Zat aktif katoda negatif adalah timbal murni, dan zat aktif anoda positif adalah timbal dioksida. Dalam sistem catu daya cadangan dan otonom, baterai diproduksi sesuai dengan teknologi yang berbeda: dilayani massal, gel tersegel atau AGM. Terlepas dari teknologinya, proses kimia yang terjadi pada baterai timbal-asam serupa:

Ketika dibuang, ia melewati pelat arus listrik, dan pelatnya dilapisi dengan timbal sulfur oksida (sulfat). Timbal sulfat mengendap di pelat dalam bentuk lapisan berpori. Saat pengisian, reaksi kebalikan dari reduksi zat aktif terjadi; timbal murni terakumulasi di pelat negatif, dan massa oksida timbal berpori terakumulasi di pelat positif. Sayangnya, pemulihan lengkap zat aktif dalam setiap siklus pelepasan muatan baru tidak mungkin dilakukan. Selama pengoperasian, apa yang disebut penuaan baterai pasti terjadi, yaitu hilangnya kapasitas secara bertahap - hingga batas pengoperasian yang diizinkan, biasanya dilakukan untuk mengurangi kapasitas hingga 60% dari kapasitas aslinya. Dalam kondisi ideal, masa pakai baterai sebenarnya dalam mode buffer bisa mendekati masa pakai nominal.

Proses penuaan baterai dapat dipercepat secara signifikan karena proses destruktif berikut:

• Sulfasi pelat;
• Korosi pelat dan pelepasan massa aktif;
• Penguapan elektrolit atau yang disebut “pengeringan” baterai;
• Stratifikasi elektrolit (khas hanya untuk baterai cair).

Sulfasi pelat

Ketika baterai habis, massa aktif yang lepas berubah menjadi mikrokristal timbal sulfat padat. Jika baterai tidak diisi dalam waktu lama, mikrokristal menjadi lebih besar, endapan mengental dan menghalangi akses elektrolit ke pelat, sehingga pengisian baterai tidak mungkin dilakukan. Faktor-faktor yang meningkatkan risiko sulfasi: penyimpanan jangka panjang dalam keadaan habis; pengisian baterai yang terlalu rendah secara kronis dalam mode siklik (pengisian 100% diperlukan setidaknya sebulan sekali); pengosongan baterai yang sangat dalam. Sulfasi pelat dapat dihilangkan sebagian dengan mode pengisian baterai khusus.

Korosi dan pelepasan zat aktif

Selama korosi, timbal murni dari kisi-kisi pelat, berinteraksi dengan air, dioksidasi menjadi timbal oksida. Timbal oksida menghantarkan arus listrik lebih buruk ke zat aktif pelumas pelat, meningkatkan resistansi internal dan mengurangi ketahanan baterai terhadap arus pelepasan yang tinggi. Pada pelat positif, korosi melemahkan daya rekat kisi-kisi ke zat aktif. Selain itu, zat aktif pelat positif itu sendiri secara bertahap kehilangan kekuatannya. Dengan setiap siklus penyebaran, lapisan pelat berubah keadaan dari massa mikrokristal oksida timbal menjadi struktur kristal keras timbal sulfat. Kompresi dan ekspansi yang bergantian mengurangi kekuatan fisik lapisan penyebaran, yang dikombinasikan dengan melemahnya daya rekat, menyebabkan tergelincir dan terlepasnya zat aktif ke bagian bawah baterai. Korosi dan akumulasi zat aktif yang terlepas dapat menyebabkan deformasi pelat baterai dan, dalam skenario terburuk, menyebabkan korsleting.

Faktor-faktor yang meningkatkan risiko korosi dan pelepasan massa aktif:

• mengisi daya tegangan terlalu tinggi;
• mengisi daya dengan arus yang tidak mencukupi - yaitu, berada di bawah tegangan tinggi untuk waktu yang lama selama fase pengisian;
• berada dalam fase penyerapan terlalu lama (“overcharge”);
• mengisi baterai dengan arus yang terlalu banyak;
• percepatan pengosongan baterai dengan arus yang terlalu tinggi.

Pelepasan (penggeseran) massa aktif elektrolit merupakan fenomena yang tidak dapat diubah. Akibat paling berbahaya dari tergelincirnya massa aktif adalah korsletnya pelat.

Penguapan elektrolit

Ketika pelat positif baterai habis, oksigen terbentuk dari air. Dalam kondisi pengisian daya mengambang normal, oksigen bergabung kembali dengan hidrogen pada pelat negatif baterai, sehingga mengembalikan jumlah air dalam elektrolit semula. Namun difusi oksigen pada separator sulit dilakukan, sehingga proses rekombinasi tidak bisa 100% efektif. Mengurangi proporsi air akan mengubah karakteristik pengisian daya baterai dan, pada ambang batas tertentu, membuat pengisian daya menjadi tidak mungkin dilakukan. Faktor-faktor yang meningkatkan risiko “baterai mengering”: pengoperasian pada suhu lingkungan yang tinggi; mengisi daya dengan arus atau tegangan terlalu banyak; Tegangan mengambang terlalu tinggi - baterai “diisi berlebihan”.

Penguapan elektrolit adalah fenomena yang tidak dapat diubah untuk gel danbaterai RUPS. Alasan utama kekeringan, terutama untukRUPS – “pengisian daya yang berlebihan” pada baterai.

Pelarian termal dan kerusakan termal baterai

Penuaan baterai, karena proses yang disebutkan di atas, terjadi dengan kecepatan yang dipercepat, namun masih cukup lambat dan sering kali tidak terasa.

Rekombinasi gas dalam baterai tertutup merupakan proses kimia yang menghasilkan panas. Ketika rekombinasi terjadi pada nilai tegangan dan arus muatan yang benar, pemanasan tidak menimbulkan masalah. Namun, ketika baterai diisi secara berlebihan, suhu internal meningkat lebih cepat dibandingkan suhu baterai yang dapat didinginkan secara eksternal. Peningkatan suhu mengurangi tegangan pengisian, yang pada tahap penyerapan menyebabkan peningkatan arus secara bersamaan. Hal ini pada gilirannya meningkatkan suhu lagi.

Siklus peningkatan arus dan pembangkitan panas yang berkelanjutan dimulai, yang dalam skenario terburuk menyebabkan deformasi jaringan dan korsleting internal yang mengakibatkan kerusakan permanen pada baterai.

Faktor-faktor yang meningkatkan risiko pelarian termal:

• pengisian daya yang terputus-putus atau “berdenyut” karena sumber daya eksternal yang tidak stabil atau pengisi daya berkualitas buruk;
• bertahan dalam fase penyerapan terlalu lama – “overcharge”;
• pembuangan panas yang buruk atau suhu lingkungan yang tinggi.

Kekhususan proses destruktif dalam rantai baterai

Sangat mudah untuk melihat bahwa saat mengisi daya baterai terpisah, semua faktor risiko dapat dihilangkan dengan memastikan kondisi pengoperasian dan algoritma pengisian daya yang benar. Namun, sistem cadangan daya jarang menggunakan kurang dari dua baterai. Dalam koneksi paralel-serial pengisi daya“melihat” nilai arus dan tegangan pengisian hanya pada terminal terminal, sehingga tegangan pada masing-masing baterai mungkin sangat berbeda dari nilai yang disarankan. Baterai dengan lebih banyak tingkat tinggi self-discharge (arus bocor yang lebih tinggi), dapat menyebabkan pengisian berlebih pada elemen yang dihubungkan secara seri dan muatan yang tidak lengkap pada elemen yang dihubungkan secara paralel. Pengisian daya yang berlebihan dan pengisian yang terlalu rendah meningkatkan risiko hampir semua proses destruktif. Oleh karena itu, untuk mengurangi bahaya, semua baterai dalam rangkaian harus memiliki keadaan muatan dan nilai kapasitansi yang sama sedekat mungkin. Untuk pemasangan baru, disarankan untuk menggunakan baterai tidak hanya dengan merek yang sama, tetapi juga dari pabrik yang sama. Namun, latihan menunjukkan hal itu bahkan dalam satu batch Bahkan tidak ada dua baterai dengan karakteristik yang persis sama kapasitas, keadaan pengisian dan arus bocor internal. Selain itu, persyaratan karakteristik yang sama tidak dapat dicapai bila baterai yang rusak harus diganti dengan baterai yang sudah digunakan.

Sedikit variasi dalam tingkat pengisian baterai baru paling sering diperhalus selama proses pengoperasian selama beberapa siklus pengosongan dan pengisian daya. Namun jika terdapat sebaran atau perbedaan karakteristik kapasitas yang signifikan ketidakseimbanganantara masing-masing baterai array hanya meningkat seiring waktu.

Pengisian ulang baterai secara sistematis dengan kapasitas lebih rendah dan kemungkinan pembalikan polaritas baterai yang dayanya kurang selama pengosongan yang dalam menyebabkan akumulasi kerusakan dan kegagalan masing-masing baterai. Karena efek pelarian termal, bahkan satu baterai yang rusak dapat menghancurkan seluruh rangkaian baterai.

Pemerataan baterai aktif

Anda dapat menghaluskan perbedaan parameter baterai menggunakan perangkat khusus yang disebut penyeimbang daya baterai atau penyeimbang ketidakseimbangan.

PENTING! Penggunaan penyeimbang muatan mengurangi risiko proses destruktif, namun tidak dapat memperbaiki baterai yang sudah rusak parah.

Secara fisik, perangkat pemerataan muatan baterai adalah modul elektronik kompak yang dihubungkan ke setiap pasangan elemen yang dihubungkan secara seri:

• untuk baterai 24V diperlukan penyeimbang satu biaya ke rantai (skema 1).
• untuk baterai 48V diperlukan tiga penyeimbang biaya ke rantai (Skema 2).

SBB diberi daya dari baterai itu sendiri atau dari sumber pengisian daya. Konsumsi daya SBB sendiri rendah dan sebanding dengan kerugian self-discharge.

Efisiensi tingkat SBB2-12-A pada dasarnya lebih tinggi daripada penyeimbang muatan lainnya, yang pengoperasiannya didasarkan pada shunting kelebihan daya pengisian (yang disebut penyeimbang pasif, yang menciptakan kehilangan energi langsung), atau pada pengisian ulang elemen secara selektif (pemerataan hanya terjadi selama pengisian). Arus pemerataan maksimum SBB2-12-A– 5A, yang melebihi kemampuan semua perangkat alternatif di pasar.

Efek penggunaan penyeimbang biaya:

1) Peningkatan keandalan secara keseluruhan dan meningkatkan masa pakai baterai.

2) Peningkatan keluaran energi baterai, karena Ketika daya baterai sangat habis, kapasitas semua baterai dalam rangkaian seri akan terpakai lebih penuh.

Penyeimbang SBB bekerja terus menerus, menjaga baterai tetap seimbang meskipun pengisi daya dimatikan.

Diagram koneksi

Diagram koneksi level (penyeimbang) ke baterai 24V dan 48V.

Di bawah ini adalah diagram koneksi tingkat pengisian daya SBB2-12-A menjadi timbal-asam baterai yang dapat diisi ulang Baterai 12V dengan nilai 24V dan 48V.

Skema 1. Baterai 24V dari dua baterai 12V	Skema2. Baterai 48V dari empat baterai 12V

Menghubungkan level (penyeimbang) ke baterai dari beberapa rangkaian paralel.

Diperbolehkan mengoperasikan satu penyeimbang pemerataan muatan SBB pada 2-3 rantai baterai paralel - jika ketidakseimbangannya kecil dan arus pemerataan maksimum tidak terlampaui. Penyeimbangan terpisah dari setiap rantai memberikan hasil yang lebih baik karena selektivitas tindakan korektif.

Saat menggunakan satu level untuk beberapa rantai, perlu menggunakan diagram untuk menghubungkan baterai dengan bus DC dan menghubungkan titik tengah (Skema 3).

Saat menggunakan level terpisah di setiap rantai, Anda dapat menggunakan skema koneksi baterai biasa (Skema 4).

Sebagai contoh, kami mempertimbangkan baterai klasik dari perusahaan Jerman Hawker Gmbh - Perfect Plus. Tidak ada yang sulit dalam merawat baterai. Anda hanya perlu mengikuti instruksi dengan ketat dan dalam jangka waktu tertentu melakukan sejumlah operasi yang memungkinkan baterai yang Anda beli berfungsi selama mungkin, yang berarti akan menghemat uang Anda.

Sifat khusus baterai timbal:

Kapasitasnya 5 jam, mis. kapasitas terukur dapat diperoleh dengan pemakaian DC selama 5 jam hingga tegangan pelepasan akhir diatur sebesar 1,7 V/sel pada suhu awal 30 °C.

Tegangan Tegangan pengenal satu baterai adalah 2 V. Standar tegangan pengenal untuk baterai traksi adalah: 24 V, 48 V, 72 V, 80 V.

Tegangan pengoperasian satu baterai traksi bergantung pada besarnya arus pelepasan, derajat pelepasan, dan suhu. Tegangan pelepasan akhir yang ditentukan untuk pelepasan 5 jam adalah 1,7 V/sel.

Massa jenis elektrolit dalam keadaan terisi penuh pada suhu 30°C adalah 1,29 kg/l.

Daya tahan baterai dan masa pakai. Daya tahan mengacu pada hasil pengujian jangka panjang dalam kondisi laboratorium, di mana baterai mengalami siklus pengisian-pengosongan dengan cara yang tepat. program tertentu. Jumlah siklus minimum harus diperoleh yang tidak akan mengurangi kapasitas di bawah 80% dari nilai pengenalnya. Prosedur terkait dijelaskan dalam DIN 43539, bagian 3.

Masa pakai sebenarnya mungkin lebih besar atau lebih kecil dari daya tahannya, karena banyak faktor pengoperasian yang menyebabkan beban berbeda dari kondisi laboratorium.

Faktor-faktor yang menyebabkan masa pakai baterai lebih lama:

perawatan dan pelayanan yang sempurna

suhu pengoperasian normal (dari 20 C hingga 40 C)

pengisi daya yang sempurna

hindari pembuangan yang dalam

pemecahan masalah tepat waktu

Dampak yang menyebabkan berkurangnya masa pakai:

pelepasan dalam yang sering, mis. penghapusan lebih dari 80% dari kapasitas nominal

suhu pengoperasian yang tinggi (>40 C) dalam waktu lama

mengisi daya dengan arus yang sangat tinggi setelah mencapai tegangan gas beracun (2,4 V/sel)

baterai dalam keadaan kosong

adanya pengotor yang masuk ke dalam elektrolit (misalnya air untuk penambahan yang tidak memenuhi syarat)

kelebihan beban atau korsleting

Pemeliharaan dan perawatan baterai traksi Aturan pengoperasian umum:

Jangan sekali-kali membiarkan baterai dalam keadaan kosong, namun segera isi ulang.

Untuk mencapai masa pakai yang optimal, hindari pemakaian lebih dari 80% kapasitas terukur; dalam hal ini, massa jenis elektrolit tidak boleh lebih rendah dari 1,13 kg/l (300C).

Untuk menghindari pengosongan yang dalam, perlu dilakukan pemantauan pengosongan aki kendaraan.

Suhu pengoperasian harus 20 C – 40 C.

Untuk menghindari kerusakan pada baterai, suhu elektrolit maksimum yang diijinkan yaitu 55 C tidak boleh terlampaui.

Sebelum mengisi daya dan selama pengisian daya lanjutan, tutup wadah atau alat penutup baterai harus dilepas atau dibuka. Tutup tidak lebih awal dari 1/2 jam setelah pengisian daya berakhir.

Pengisi daya harus sesuai dengan kapasitas baterai dan waktu pengisian yang diperlukan.

Untuk pengisian ulang, gunakan hanya air suling sesuai dengan DIN 43530 bagian 4; tidak ada asam atau bahan tambahan yang boleh digunakan.

Pengisian daya baterai (pengoperasian harian):

Anda harus melepaskan baterai dengan mencabut steker dari stopkontak. lepaskan penutup baterai. Pada saat yang sama, sumbatnya tetap tertutup.

Periksa level elektrolit pada tanda “min”.

Setelah itu, perlu untuk mengukur suhu elektrolit. Jika suhu melebihi 45 C, dinginkan.

Hubungkan stekernya. Jika perlu, sambungkan sistem pencampuran elektrolit (untuk steker tanpa sistem saluran keluar udara terintegrasi).

Nyalakan pengisi daya atau periksa apakah perangkat telah dihidupkan.

Mulai proses pengisian baterai.

Setelah mengisi daya, cabut pengisi daya atau periksa apakah perangkat dimatikan, lalu cabut baterai dari pengisi daya. Jika perlu, periksa hasil akhirnya.

Jika muatannya tidak mencukupi atau setelah muatan dalam, lakukan muatan penyeimbang.

Pembersihan (pekerjaan sehari-hari):

Kotoran dan debu yang menumpuk pada permukaan elemen selama pengoperasian harus dihilangkan tergantung pada kebutuhan dan pengoperasian baterai (kain lap, uap basah dari 100 C hingga 150 C, menggunakan selang dengan nosel).

Pengisian air (pekerjaan mingguan):

Penting juga untuk memantau tingkat elektrolit. Setidaknya seminggu sekali. Jika tidak ada pengisian ulang otomatis, isi ulang dengan air murni sesuai DIN 43530 bagian 4 di akhir pengisian daya.

Setelah pengisian, perlu untuk memeriksa level elektrolit di semua sel dan mengisinya dengan air suling.

Pengisian pemerataan juga perlu dilakukan seminggu sekali.

Tegangan, kepadatan dan suhu (pekerjaan bulanan):

Sebulan sekali perlu dilakukan pekerjaan untuk memeriksa semua elemen emisi gas yang seragam.

Setelah pengisian atau pemerataan muatan berakhir, kepadatan asam dan suhu harus diukur dan penyimpangan dari nilai standar harus dimasukkan secara selektif ke dalam diagram alir baterai.

Jika terdapat perbedaan yang signifikan antar elemen, maka elemen tersebut harus diperiksa secara terpisah.

Penting juga untuk mengukur tegangan, kepadatan dan suhu elemen.

Pekerjaan yang dilakukan setiap enam bulan dan setiap tahun: .

periksa apakah pengisi daya berfungsi dengan benar, pertama-tama, arus pengisian daya pada awal pelepasan gas (2,4 V/sel) dan pada akhir pengisian daya.

Periksa perangkat plug and plug.

perbaiki kerusakan kecil pada insulasi wadah (lapisan yang diterapkan) segera setelah menghilangkan atau menetralkan sisa asam (ikuti rekomendasi pabrikan).

Resistansi insulasi baterai terhadap ground harus diukur sesuai dengan DIN 43539 bagian 1 dengan sirkuit listrik eksternal terbuka.

mengukur resistansi isolasi: 50 ohm per volt tegangan pengenal.

Bersihkan baterai jika resistansi isolasinya buruk.

Penyimpanan

Jika baterai tidak direncanakan untuk digunakan dalam jangka waktu lama, sebaiknya disimpan dalam keadaan terisi penuh di ruang kering dengan suhu di atas 0 C.

Untuk menjaga kesiapan operasional baterai, mode pengisian daya berikut harus digunakan:

Biaya pemerataan bulanan

Biaya perawatan pada tegangan pengisian 2,23 V x jumlah sel (30 C)

Bagaimana cara menghindari kerusakan dan kecelakaan?

Untuk menghindari kerusakan, korsleting, percikan api, jangan letakkan benda atau peralatan logam di atas baterai.

Transportasi baterai hanya menggunakan alat pengangkat yang sesuai (menurut VDE 3616).

Saat bekerja dengan baterai, peraturan keselamatan terkait serta DIN VDE 0510 dan VDE 0105 bagian 1 harus dipatuhi.

Umur simpan

Pengaruh waktu penyimpanan terhadap masa pakai baterai harus dipertimbangkan. Harus diingat bahwa alat pengangkat yang dipilih dengan benar mencegah deformasi wadah baterai dan dengan demikian melindungi lapisan wadah. Alat pengangkat harus sesuai dengan geometri baterai.

Kita berbicara tentang baterai yang digunakan di area dengan bahaya ledakan yang meningkat. Penutup wadah baterai harus terbuka selama pengisian dan pembuangan gas selanjutnya sehingga campuran gas yang dapat meledak, dengan ventilasi yang cukup, kehilangan kemampuannya untuk menyala.

• Lakukan pemeriksaan eksternal terhadap baterai. Permukaan atas baterai dan sambungan terminal harus bersih dan kering, bebas dari kotoran dan korosi.
• Jika ada cairan di permukaan atas/baterai yang kebanjiran, ini mungkin menunjukkan bahwa ada terlalu banyak cairan di dalam baterai. Jika ada cairan pada permukaan baterai GEL atau AGM, baterai akan terisi daya secara berlebihan dan kinerja serta masa pakainya akan berkurang.
• Periksa kabel dan sambungan baterai. Mengganti kabel rusak. Kencangkan koneksi yang longgar.

Pembersihan

• Pastikan semua tutup pelindung terpasang erat ke baterai.
• Bersihkan permukaan atas baterai, terminal dan sambungan menggunakan lap atau sikat dan larutan soda kue dan air. Jangan biarkan larutan pembersih masuk ke dalam baterai.
• Bilas dengan air dan keringkan dengan kain bersih.
• Oleskan selapis tipis petroleum jelly atau pelindung terminal, tersedia dari pemasok baterai setempat.
• Jaga agar area di sekitar baterai tetap bersih dan kering.

Menambahkan air (HANYA baterai dengan elektrolit cair)

Dilarang menambahkan air ke baterai gel atau AGM, karena tidak akan hilang selama pengoperasian. Air perlu ditambahkan secara berkala ke baterai yang kebanjiran. Frekuensi pengisian ulang tergantung pada sifat penggunaan baterai dan suhu pengoperasian. Baterai baru harus diperiksa setiap beberapa minggu untuk menentukan frekuensi penambahan air untuk aplikasi tertentu. Baterai biasanya memerlukan pengisian ulang yang lebih sering seiring bertambahnya usia.

• Isi daya baterai hingga penuh sebelum menambahkan air. Tambahkan air ke baterai yang kosong atau terisi sebagian hanya jika pelatnya terlihat. Dalam hal ini, tambahkan air secukupnya untuk menutupi pelat, lalu isi daya baterai dan lanjutkan proses isi ulang air yang dijelaskan di bawah.
• Lepaskan tutup pelindung dan balikkan untuk mencegah kotoran masuk ke permukaan bagian dalam. Periksa level elektrolit.
• Jika kadar elektrolit jauh lebih tinggi dari pelat, maka air tidak perlu ditambahkan.
• Jika level elektrolit hampir tidak menutupi pelat, tambahkan air suling atau air deionisasi hingga level 3 mm di bawah lubang ventilasi.
• Setelah menambahkan air, pasang kembali tutup pelindung pada baterai.
• Air keran dapat digunakan jika tingkat kontaminasi berada dalam batas yang dapat diterima.

Biaya dan biaya pemerataan

Mengenakan biaya

Pengisian daya yang tepat sangat penting untuk mendapatkan hasil maksimal dari baterai Anda. Baik pengisian daya yang kurang maupun pengisian daya yang berlebihan dapat mempersingkat masa pakai baterai secara signifikan. Untuk pengisian daya yang benar, lihat petunjuk yang disertakan dengan peralatan. Kebanyakan pengisi daya bersifat otomatis dan telah diprogram sebelumnya. Beberapa pengisi daya memungkinkan pengguna untuk mengatur nilai tegangan dan arus. Lihat rekomendasi pengisian daya di Tabel.

• Pastikan pengisi daya diatur ke program yang benar untuk baterai basah, gel, atau AGM, tergantung pada jenis baterai yang Anda gunakan.
• Baterai harus terisi penuh setelah digunakan.
• Baterai timbal-asam (basah, gel, dan AGM) tidak memiliki efek memori dan oleh karena itu tidak memerlukan pengosongan total sebelum diisi ulang.
• Pengisian daya hanya boleh dilakukan di area yang berventilasi baik.
• Sebelum mengisi daya, periksa level elektrolit untuk memastikan pelat terendam air (hanya baterai basah).
• Sebelum mengisi daya, pastikan semua tutup pelindung terpasang erat ke baterai.
• Baterai dengan elektrolit cair akan mengeluarkan gas (gelembung) sebelum menyelesaikan proses pengisian untuk memastikan elektrolit tercampur dengan baik.
• Jangan mengisi daya baterai yang beku.
• Pengisian daya harus dihindari pada suhu di atas 49°C.

Skema 4

Skema 4 dan 5

Menyamakan muatan (HANYA untuk baterai basah)

Biaya pemerataan adalah pengisian baterai berlebih yang dilakukan pada baterai basah setelah terisi penuh. Trojan merekomendasikan melakukan pemerataan muatan hanya ketika baterai memiliki berat jenis yang rendah, kurang dari 1,250, atau berat jenis yang berfluktuasi dalam rentang yang luas, 0,030, setelah baterai terisi penuh. Jangan menyamakan pengisian daya baterai GEL atau AGM.

• Anda harus memastikan bahwa baterainya adalah baterai basah.
• Sebelum mulai mengisi daya, periksa level elektrolit dan pastikan pelat terendam air.
• Pastikan semua tutup pelindung terpasang erat pada baterai.
• Atur pengisi daya ke mode penyetaraan pengisian daya.
• Selama proses pemerataan muatan, gas akan dilepaskan di dalam baterai (gelembung akan mengapung ke permukaan).
• Ukur berat jenis setiap jam. Muatan penyeimbang harus dihentikan ketika berat jenis berhenti meningkat.

PERHATIAN! Dilarang melakukan pemerataan muatan pada baterai gel atau AGM.

Pengisi daya, desulfator, equalizer yang luar biasa, dan Anda tahu bahwa apa yang dikaitkan banyak orang karena ketidaktahuan disebut dengan kata sederhana, algoritma pengisian daya. Saya sudah membicarakan hal ini sejak lama, namun saya mendengar semakin banyak perangkat hebat dan cerita menarik tentang perangkat semacam itu. Aneh kenapa, setelah sebulan observasi, saya, seorang insinyur biasa, mengungkapkan dan membicarakan algoritma ini, dan ternyata algoritma tersebut bisa bertepatan dengan perangkat jenis lain. Artinya, algoritma equalizer dan, misalnya, algoritma pengisian, atau algoritma pengisian inverter dengan efek pemerataan muatan, dapat bertepatan satu sama lain.

Perhatian: di sini saya tidak bermaksud dan tidak mengatakan bahwa keduanya identik, karena dalam banyak kasus dapat diselesaikan atau ditulis pada badan program mikro MP oleh semua orang secara mandiri dari awal. Bentuk pulsa dan waktu terjadinya pulsa, serta perubahan tegangan dan arus pulsa dapat berbeda dan mempunyai rentang waktu yang berbeda-beda. Namun seringkali, dalam 50% kasus, keduanya serupa. Jika tidak berdasarkan waktu, maka berdasarkan bentuk sinyal, jika tidak berdasarkan bentuk sinyal, namun mendekatinya.

Sehingga masing-masing pabrikan mengandalkan observasi dan datanya masing-masing.

Jadi cara ini sendiri berfungsi untuk memori, equalizer, dan memori inverter. Sebuah program mikro yang sangat berguna yang memungkinkan baterai bertahan setidaknya 50% lebih lama, tetapi ada peluang 10% untuk memperpanjang masa pakainya.

Secara umum, jika baterai rusak, banyak orang yang masih bercerita dan percaya pada dongeng. Mereka membeli perangkat seperti yang dijelaskan di atas dan menunggu keajaiban. Namun sayangnya, perangkat ini tidak menghidupkan atau memulihkan apa pun. Tugasnya adalah melakukan pencegahan baterai secara real time. Justru karena pencegahan inilah baterai mulai berperilaku lebih stabil, tidak hilang, misalnya jika dihubungkan secara seri, yang satu terisi daya berlebih dan yang lainnya tidak terisi penuh.

Seperti yang mereka katakan, lebih baik melakukan pencegahan tepat waktu daripada mencoba menghilangkan konsekuensinya di kemudian hari.

Ya, saya sudah cukup banyak mendengar dongeng tentang perangkat ajaib ini, saya mengumpulkan statistik saya selama 4 tahun, dan akhirnya semuanya menyatu. Tentu saja, membongkar perangkat pasti akan menandai titik I dan adanya hambatan tersedak atau watt akan menunjukkan adanya penumpukan. Tapi ini tidak berarti bahwa satu baterai harus dikosongkan saat mengisi daya baterai lainnya, ini benar-benar omong kosong :)

Karena tugas alat-alat ini adalah menyamakan tegangan bank baterai, yang mana untuk baterai 12 volt ada 6, baterai alkaline 10, dan baterai 24 volt dua kali lipat, dan seterusnya.

Jujur saja, awalnya saya mengira perangkat ini menghabiskan baterai yang sudah terisi, namun setelah melihat hasilnya di tahun kedua, saya menyerah. Prinsipnya mirip dengan desulfator, namun algoritmanya berbeda. Secara umum, di masa depan saya akan menggalinya dan melakukan tes penuh. Tidak ada yang memberi saya perangkat itu dan dibeli dengan dana pribadi dan ini pendapat saya. Lebih banyak informasi, data lebih banyak dan akurat. Namun faktanya pendapat tersebut tidak lagi sejalan dengan pendapat mayoritas - itu sudah pasti.