Sihua Wen, Pil Uygulama Mühendisi, Texas Instruments

Tipik olarak, seri olarak bağlanmış birkaç pilden oluşan herhangi bir sistemde, ayrı ayrı pillerin şarjının dengesizliği sorunu ortaya çıkar. Şarj dengeleme, pil güvenliğini, çalışma süresini ve hizmet ömrünü artıran bir tasarım tekniğidir. Texas Instruments'ın en yeni pil koruma IC'leri ve şarj göstergeleri (şirketin ürün yelpazesinde yer alan BQ2084, BQ20ZXX ailesi, BQ77PL900 ve BQ78PL114) uygulama için gereklidir. bu yöntemin.

PİL DENGESİZLİĞİ NEDİR?

Aşırı ısınma veya aşırı şarj, pilin aşınmasını hızlandıracak ve yangına, hatta patlamaya neden olabilir. Yazılım ve donanım korumaları tehlikeyi azaltır. Seri olarak bağlanan çok sayıda pilden oluşan bir bankada (genellikle bu tür bloklar dizüstü bilgisayarlarda ve tıbbi ekipmanlarda kullanılır), pillerin dengesiz hale gelme olasılığı vardır, bu da pillerin yavaş ama istikrarlı bir şekilde bozulmasına yol açar.
Hiçbir pil aynı değildir ve aynı üreticiden, aynı tip pillerden bahsediyor olsak bile, pilin şarj durumu (SOC), kendi kendine deşarj, kapasite, direnç ve sıcaklık özelliklerinde her zaman küçük farklılıklar vardır. aynı üretim partisinden olsa bile. Birkaç pilden oluşan bir blok oluştururken, üretici genellikle SSB'ye benzer pilleri üzerlerindeki voltajları karşılaştırarak seçer. Ancak, bireysel pillerin parametrelerindeki farklılıklar hala devam etmektedir ve zamanla artabilir. Çoğu şarj cihazı, tam şarjı seri bağlı tüm akü zincirinin toplam voltajına göre belirler. Bu nedenle, bireysel pillerin şarj voltajı büyük ölçüde değişebilir ancak aşırı şarj korumasının etkinleştirildiği voltaj eşiğini aşamaz. Ancak zayıf bağlantıda pil düşük kapasite veya yüksek iç direnç nedeniyle voltaj diğer tam şarjlı akülerden daha yüksek olabilir. Böyle bir pilin kusuru daha sonra uzun bir deşarj döngüsü sırasında ortaya çıkacaktır. Böyle bir pilin şarj işlemi tamamlandıktan sonra yüksek voltajı, bozulmasının hızlandığını gösterir. Aynı nedenlerle (yüksek iç direnç ve düşük kapasite) deşarj olduğunda bu akü en düşük voltaja sahip olacaktır. Bu, zayıf bir pili şarj ederken aşırı gerilim korumasının çalışabileceği ve ünitede kalan pillerin henüz tam olarak şarj edilmeyeceği anlamına gelir. Bu, pil kaynaklarının yetersiz kullanılmasına neden olacaktır.

DENGELEME YÖNTEMLERİ

Akü dengesizliğinin akü ömrü ve servis ömrü üzerinde önemli olumsuz etkisi vardır. Pillerin voltajını ve SSB'sini tamamen şarj olduklarında eşitlemek en iyisidir. Pilleri dengelemenin iki yöntemi vardır - aktif ve pasif. İkincisine bazen "direnç dengeleme" denir. Pasif yöntem oldukça basittir: Dengelenmesi gereken piller, gücü dağıtan bypass devreleri yoluyla boşaltılır. Bu bypass devreleri batarya paketine entegre edilebilir veya harici bir çipe yerleştirilebilir. Bu yöntem düşük maliyetli uygulamalar için tercih edilir. Büyük şarjlı pillerden gelen fazla enerjinin neredeyse tamamı ısı şeklinde dağılır - bu pasif yöntemin ana dezavantajıdır, çünkü şarjlar arasındaki pil ömrünü azaltır. Aktif dengeleme yöntemi, enerjiyi yüksek şarjlı pillerden daha az şarjlı pillere aktarmak için ihmal edilebilir enerji kayıplarına sahip indüktörler veya kapasitörler kullanır. Bu nedenle aktif yöntem pasif yönteme göre önemli ölçüde daha etkilidir. Verimliliği artırmanın elbette bir maliyeti vardır; ilave, nispeten pahalı bileşenlerin kullanılması.

PASİF DENGELEME YÖNTEMİ

En basit çözüm akü voltajını eşitlemektir. Örneğin seri bağlı 5 ila 10 pil içeren pil paketleri için koruma sağlayan BQ77PL900, kurşunsuz aletlerde, scooterlarda, kesintisiz güç kaynaklarında ve tıbbi ekipmanlarda kullanılıyor. Mikro devre, işlevsel olarak eksiksiz bir ünitedir ve Şekil 1'de gösterildiği gibi bir pil bölmesiyle çalışmak için kullanılabilir. Akü voltajını programlanan eşiklerle karşılaştıran mikro devre, gerekirse dengeleme modunu açar. Şekil 2 çalışma prensibini göstermektedir. Herhangi bir akünün voltajı belirlenen eşiği aşarsa şarj durur ve bypass devreleri bağlanır. Akü voltajı eşiğin altına düşene ve dengeleme prosedürü durana kadar şarj işlemi devam etmez.

Pirinç. 1.Tek başına kullanılan BQ77PL900 yongası
Pil paketini korumak için çalışma modu

Kriter olarak yalnızca voltaj sapmasını kullanan bir dengeleme algoritması uygulandığında, pillerin iç empedansındaki farklılık nedeniyle eksik dengeleme mümkündür (bkz. Şekil 3). Gerçek şu ki, dahili empedans şarj sırasında voltaj yayılmasına katkıda bulunuyor. Akü koruma çipi, voltaj dengesizliğinin farklı akü kapasitelerinden mi, yoksa iç dirençlerindeki farklılıklardan mı kaynaklandığını belirleyemez. Dolayısıyla bu tür pasif dengelemede tüm pillerin %100 şarj edileceğinin garantisi yoktur. BQ2084 şarj göstergesi IC'si, voltaj dengelemenin geliştirilmiş bir versiyonunu kullanır. Dahili direnç değişiminin etkisini en aza indirmek için BQ2084, şarj akımı düşük olduğunda şarj sürecinin sonuna doğru dengeleme gerçekleştirir. BQ2084'ün bir diğer avantajı da üniteye dahil olan tüm pillerin voltajının ölçülmesi ve analizidir. Ancak her durumda bu yöntem yalnızca şarj modunda uygulanabilir.

Pirinç. 2.Gerilim dengelemeye dayalı pasif yöntem

Pirinç. 3.Pasif voltaj dengeleme yöntemi
Pil kapasitesini verimsiz kullanıyor

BQ20ZXX ailesinin mikro devreleri, SSB ve pil kapasitesinin belirlenmesine dayalı olarak şarj seviyesini belirlemek için tescilli Empedans İzleme teknolojisini kullanır. Bu teknolojide, her bir pil için, tam şarj durumuna ulaşmak için gereken Q İHTİYACI şarjı hesaplanır ve ardından tüm pillerin Q İHTİYACI arasındaki ΔQ farkı bulunur. Daha sonra mikro devre, pilin ΔQ = 0 durumuna dengelendiği güç anahtarlarını açar. Pillerin iç direncindeki farkın bu yöntemi etkilememesi nedeniyle, herhangi bir zamanda kullanılabilir: hem ne zaman pilleri şarj etme ve boşaltma. Empedans İzleme teknolojisi kullanılarak daha doğru akü dengelemesi elde edilir (bkz. Şekil 4).

Pirinç. 4.

AKTİF DENGELEME

Enerji verimliliği açısından bu yöntem pasif dengelemeden daha üstündür çünkü Enerjiyi daha fazla şarj edilmiş bir bataryadan daha az şarjlı bir bataryaya aktarmak için, dirençler yerine, neredeyse hiç enerji kaybının olmadığı endüktanslar ve kapasitanslar kullanılır. Maksimum pil ömrüne ihtiyaç duyulan durumlarda bu yöntem tercih edilir.
Tescilli PowerPump teknolojisine sahip BQ78PL114, TI'nin en yeni aktif akü dengeleme bileşenidir ve gücü aktarmak için endüktif bir dönüştürücü kullanır. PowerPump, n kanallı p kanallı bir MOSFET ve bir çift pil arasına yerleştirilmiş bir indüktör kullanır. Devre Şekil 5'te gösterilmektedir. MOSFET ve indüktör, ara yükseltici/yükseltici dönüştürücüyü oluşturur. BQ78PL114, üstteki pilin enerjiyi alt pile aktarması gerektiğini belirlerse PS3 pininde yaklaşık %30 görev döngüsüne sahip yaklaşık 200 kHz'lik bir sinyal oluşturulur. Q1 tuşu açıkken üst aküden gelen enerji gaz kelebeğinde depolanır. Q1 anahtarı kapatıldığında, indüktörde depolanan enerji, Q2 anahtarının geri dönüş diyotu üzerinden alt aküye akar.

Pirinç. 5.

Enerji kayıpları küçüktür ve çoğunlukla diyot ve indüktörde meydana gelir. BQ78PL114 yongası üç dengeleme algoritması uygular:

• akü terminallerindeki voltajla. Bu yöntem yukarıda açıklanan pasif dengeleme yöntemine benzer;
• açık devre voltajı ile. Bu yöntem, pillerin iç direncindeki farklılıkları telafi eder;
• SZB'ye göre (pil durumunu tahmin etmeye dayalı). Yöntem, SSB ve pil kapasitesi ile pasif dengeleme için BQ20ZXX mikro devre ailesinde kullanılan yönteme benzer. Bu durumda bir aküden diğerine aktarılması gereken şarj kesin olarak belirlenir. Dengeleme şarjın sonunda gerçekleşir. Bu yöntemi kullanırken en iyi sonuç elde edilir (bkz. Şekil 6)

Pirinç. 6.

Büyük dengeleme akımları nedeniyle PowerPump teknolojisi, dahili bypass anahtarlarıyla geleneksel pasif dengelemeden çok daha verimlidir. Bir dizüstü bilgisayar pil paketini dengelerken dengeleme akımları 25...50 mA'dır. Bileşenlerin değerlerini seçerek, dahili anahtarlarla pasif yönteme göre 12-20 kat daha iyi dengeleme verimliliği elde edebilirsiniz. Tipik bir dengesizlik değerine (%5'ten az) bir veya iki çevrimde ulaşılabilir.
Buna ek olarak, PowerPump teknolojisinin başka bariz avantajları da vardır: dengeleme herhangi bir çalışma modunda (şarj etme, boşaltma) ve hatta enerji sağlayan pilin voltajı enerji alan pilden daha düşük olduğunda gerçekleşebilir. Pasif yöntemle karşılaştırıldığında çok daha az enerji kaybı olur.

AKTİF VE PASİF DENGELEME YÖNTEMİNİN ETKİNLİĞİNİN TARTIŞILMASI

PowerPump teknolojisi dengelemeyi daha hızlı gerçekleştirir. 2200 mAh pillerin %2'sinin balans ayarı yapılırken bir veya iki döngüde yapılabilir. Pasif dengeleme ile pil takımına yerleşik güç anahtarları maksimum akım değerini sınırlar, bu nedenle çok daha fazla dengeleme döngüsü gerekebilir. Pil parametrelerinde büyük bir fark olması durumunda dengeleme işlemi kesintiye bile uğrayabilir.
Pasif dengelemenin hızı harici bileşenler kullanılarak artırılabilir. Şekil 7, BQ77PL900, BQ2084 veya BQ20ZXX yonga ailesiyle birlikte kullanılabilecek böyle bir çözümün tipik bir örneğini göstermektedir. İlk olarak, akü terminalleri ile mikro devre arasına bağlı R Ext1 ve R Ext2 dirençlerinden akan küçük bir ön akım oluşturan dahili akü anahtarı açılır. RExt2 direnci üzerindeki kapı kaynağı voltajı harici anahtarı açar ve dengeleme akımı açık harici anahtar ve R Bal direnci üzerinden akmaya başlar.

Pirinç. 7.Pasif dengelemenin şematik diyagramı
harici bileşenlerin kullanılması

Bu yöntemin dezavantajı, bitişikteki bir pilin aynı anda dengelenememesidir (bkz. Şekil 8a). Bunun nedeni, bitişik pilin dahili anahtarı açık olduğunda, R Ext2 direncinden hiçbir akımın akamamasıdır. Bu nedenle dahili anahtar açık olsa bile Q1 anahtarı kapalı kalır. Pratikte bu problem çok fazla önem taşımamaktadır, çünkü Bu dengeleme yöntemiyle Q2'ye bağlanan pil hızlı bir şekilde dengelenir ve ardından Q2 tuşuna bağlanan pil dengelenir.
Diğer bir sorun ise diğer akülerin tümü dengelenirken ortaya çıkabilen yüksek drenaj kaynağı voltajı VDS'dir. Şekil 8b, üst ve alt pillerin dengelendiği durumu göstermektedir. Bu durumda orta tuşun voltajı V DS izin verilen maksimum değeri aşabilir. Bu sorunun çözümü, R Ext direncinin maksimum değerini sınırlamak veya her ikinci pilin aynı anda dengelenmesi olasılığını ortadan kaldırmaktır.

Hızlı dengeleme yöntemi, pil güvenliğini artırmanın yeni bir yoludur. Pasif dengelemede amaç akü kapasitesini dengelemektir ancak dengeleme akımlarının düşük olması nedeniyle bu ancak şarj döngüsünün sonunda mümkündür. Yani bozuk bir akünün aşırı şarj edilmesi önlenebilir ancak bu, şarj edilmeden çalışma süresini artırmayacaktır çünkü bypass dirençli devrelerde çok fazla enerji kaybolacaktır.
PowerPump aktif dengeleme teknolojisini kullanırken iki hedefe aynı anda ulaşılır: şarj döngüsünün sonunda kapasite dengeleme ve deşarj döngüsünün sonunda minimum voltaj farkı. Enerji, baypas devrelerinde ısı olarak dağıtılmak yerine depolanır ve zayıf aküye aktarılır.

ÇÖZÜM

Akü voltajının doğru şekilde dengelenmesi, akünün çalışma güvenliğini artırmanın ve hizmet ömrünü uzatmanın yollarından biridir. Yeni dengeleme teknolojileri her akünün durumunu izleyerek hizmet ömrünü uzatır ve çalışma güvenliğini artırır. PowerPump hızlı aktif dengeleme teknolojisi pil ömrünü uzatır ve pillerin deşarj döngüsünün sonunda mümkün olduğunca verimli ve etkili bir şekilde dengelenmesine olanak tanır.

Mart 2016

Bilindiği gibi kurşun-asit bataryanın çalışması, elektrolite batırılmış iki elektrot arasında potansiyel farkının oluşmasına dayanmaktadır. Negatif katodun aktif maddesi saf kurşun, pozitif anotun aktif maddesi ise kurşun dioksittir. Yedekleme ve otonom güç kaynağı sistemlerinde, uygun şekilde üretilen piller farklı teknolojiler: servis verilen toplu, mühürlü jel veya AGM. Teknoloji ne olursa olsun, kurşun-asit akülerde meydana gelen kimyasal süreçler benzerdir:

Boşaldığında plakaların arasından geçer elektrik akımı ve plakalar kurşun sülfür oksit (sülfat) ile kaplanmıştır. Kurşun sülfat gözenekli bir kaplama şeklinde plakalara yerleşir. Şarj sırasında aktif maddenin indirgenmesinin ters reaksiyonu meydana gelir; negatif plakalarda saf kurşun birikir ve pozitif plakalarda gözenekli bir kurşun oksit kütlesi birikir. Ne yazık ki her yeni deşarj-şarj döngüsünde aktif maddenin tamamen yenilenmesi mümkün değildir.. Çalışma sırasında, pilin sözde yaşlanması kaçınılmaz olarak meydana gelir, yani, genellikle kapasiteyi orijinalin% 60'ına düşürmek için kabul edilen izin verilen çalışma sınırına kadar kademeli bir kapasite kaybı meydana gelir. İdeal koşullar altında, arabellek modundaki gerçek pil ömrü, nominal ömre yakın olabilir.

Pilin yaşlanma süreci, aşağıdaki yıkıcı işlemler nedeniyle önemli ölçüde hızlandırılabilir:

• Plakaların sülfatlanması;
• Plakaların korozyonu ve aktif kütlenin dökülmesi;
• Elektrolitin buharlaşması veya pilin sözde "kuruması";
• Elektrolit tabakalaşması (yalnızca sıvı piller için tipiktir).

Plakaların sülfatlanması

Akü boşaldığında, gevşek aktif kütle, katı kurşun sülfat mikrokristallerine dönüşür. Akü uzun süre şarj edilmezse mikrokristaller büyür, birikinti kalınlaşır ve elektrolitin plakalara erişimini engeller, bu da akünün şarj edilmesini imkansız hale getirir. Sülfat riskini artıran faktörler: boşalmış durumda uzun süreli depolama; pilin döngüsel modda kronik olarak yetersiz şarj edilmesi (en az ayda bir kez %100 şarj gereklidir); son derece derin akü deşarjı. Plakaların sülfatlanması özel akü şarj modları ile kısmen giderilebilir.

Aktif maddenin korozyonu ve dökülmesi

Korozyon sırasında, plaka ızgarasının saf kurşunu suyla etkileşime girerek kurşun okside oksitlenir. Kurşun oksit, plaka yağlayıcının aktif maddesine elektrik akımını daha kötü iletir, iç direnci arttırır ve akünün yüksek deşarj akımlarına karşı direncini azaltır. Pozitif plakalarda korozyon, ızgaranın aktif maddeye yapışmasını zayıflatır. Ek olarak, pozitif plakanın aktif maddesinin kendisi de giderek gücünü kaybeder. Her yayılma döngüsünde, plakanın katmanı, kurşun oksitten oluşan toplu bir mikrokristal kütlesinden kurşun sülfatın sert kristal yapısına doğru durum değiştirir. Alternatif sıkıştırma ve genleşme, yayılmış katmanın fiziksel gücünü azaltır; bu da yapışmanın zayıflamasıyla birleştiğinde, aktif maddenin pilin tabanına kaymasına ve dökülmesine yol açar. Ayrılan aktif maddenin korozyonu ve birikmesi, akü plakalarının deformasyonuna ve en kötü senaryoda kısa devreye neden olabilir.

Aktif kütlenin korozyon ve dökülme riskini artıran faktörler:

• çok yüksek voltaj şarj edin;
• yetersiz akımla şarj etme - yani doldurma aşamasında uzun süre yüksek voltaj altında kalma;
• emilim aşamasında çok uzun süre kalmak (“aşırı şarj”);
• pili çok fazla akımla şarj etmek;
• Çok yüksek bir akım nedeniyle pilin daha hızlı boşalması.

Elektrolitin aktif kütlesinin dökülmesi (kayması) geri dönüşü olmayan bir olaydır. Aktif kütlenin kaymasının en tehlikeli sonucu plakaların kısa devre yapmasıdır.

Elektrolit buharlaşması

Akünün artı plakası boşaldığında sudan oksijen oluşur. Normal değişken şarj koşulları altında oksijen, akünün negatif plakasında hidrojen ile yeniden birleşerek elektrolitteki orijinal su miktarını geri kazandırır. Ancak ayırıcıda oksijen difüzyonu zordur, dolayısıyla rekombinasyon işlemi %100 etkili olamaz. Su oranının azaltılması akünün şarj özelliklerini değiştirir ve belirli bir eşik seviyesinde şarjı tamamen imkansız hale getirir. "Pilin kuruması" riskini artıran faktörler: yüksek ortam sıcaklıklarında çalışma; çok fazla akım veya voltajla şarj etme; Şamandıra voltajı çok yüksek - akü "aşırı şarj edilmiş".

Elektrolit buharlaşması jel için geri dönüşü olmayan bir olaydır veAGM pilleri. Kurumanın ana nedeni, özellikleAGM – akülerin “aşırı şarj edilmesi”.

Pillerin termal kaçması ve termal bozulması

Yukarıda sıralanan işlemlerden dolayı pilin yaşlanması hızlı bir şekilde gerçekleşir, ancak yine de oldukça yavaştır ve çoğu zaman fark edilmez.

Kapalı bir pildeki gazların rekombinasyonu, ısı üreten kimyasal bir işlemdir. Doğru voltaj ve şarj akımı değerlerinde rekombinasyon oluştuğunda ısınma sorun yaratmaz. Fakat, pil aşırı şarj olduğunda, iç sıcaklık, pilin harici olarak soğutulabileceğinden daha hızlı yükselir. Sıcaklıktaki bir artış şarj voltajını azaltır, bu da emme aşamasında aynı anda akımda bir artışa yol açar. Bu da sıcaklığı tekrar artırır.

Kendi kendine devam eden artan akım ve ısı üretimi döngüsü başlar ve en kötü senaryoda, ızgaraların deformasyonuna ve pilin geri dönüşü olmayan bir şekilde tahrip olmasıyla birlikte dahili bir kısa devreye yol açar.

Termal kaçak riskini artıran faktörler:

• dengesiz bir harici güç kaynağı veya düşük kaliteli bir şarj cihazı nedeniyle aralıklı veya "titreşimli" şarj;
• emilim aşamasında çok uzun süre kalmak – “aşırı şarj”;
• zayıf ısı dağılımı veya yüksek ortam sıcaklığı.

Akü zincirindeki yıkıcı süreçlerin özellikleri

Ayrı bir aküyü şarj ederken, doğru çalışma koşulları ve şarj algoritması sağlanarak tüm risk faktörlerinin ortadan kaldırılabileceğini görmek kolaydır. Ancak güç yedekleme sistemleri nadiren ikiden az pil kullanır. Paralel-seri bağlantıda şarj cihazıŞarj akımı ve voltajının değerlerini yalnızca terminal terminallerinde "görür", bu nedenle bireysel akülerdeki voltajlar önerilen değerlerden ciddi şekilde farklı olabilir. Daha fazlasına sahip bir pil yüksek seviye kendi kendine deşarj (daha yüksek kaçak akım), seri olarak bağlanan elemanların aşırı yüklenmesine ve paralel olarak bağlanan elemanların eksik şarj edilmesine neden olabilir. Aşırı şarj ve az şarj, neredeyse tüm yıkıcı süreçlerin riskini artırır. Bu nedenle tehlikeyi azaltmak için zincirdeki tüm akülerin aynı şarj durumu ve kapasitans değerlerine mümkün olduğunca yakın olması gerekir. Yeni kurulumlar için yalnızca aynı markanın değil aynı fabrika partisinden pillerin kullanılması tavsiye edilir. Ancak uygulama gösteriyor ki tek bir partide bile Tamamen aynı özelliklere sahip iki pil bile yok kapasite, şarj durumu ve dahili kaçak akımlar. Ayrıca, hasarlı bir pilin halihazırda kullanılmış bir pille değiştirilmesi gerektiğinde aynı özelliklerin sağlanması mümkün değildir.

Yeni akülerin şarj derecesindeki hafif bir değişiklik, çoğu zaman birkaç deşarj ve şarj döngüsü boyunca alıştırma işlemi sırasında düzeltilir. Ancak kapasite özelliklerinde önemli bir dağılım veya farklılık varsa dengesizlikdizinin bireysel pilleri arasındaki fark yalnızca zamanla artar.

Daha düşük kapasiteli pillerin sistematik olarak yeniden şarj edilmesi ve derin deşarj sırasında yetersiz şarj edilmiş pillerin kutuplarının ters çevrilmesi olasılığı, pillerin hasar görmesine ve arızalanmasına neden olur. Termal kaçak etkisi nedeniyle, arızalı bir pil bile tüm pil dizisine zarar verebilir.

Aktif pil dengeleme

Pil şarj dengeleyici veya dengesizlik dengeleyici adı verilen özel bir cihaz kullanarak pil parametrelerindeki farklılıkları düzeltebilirsiniz.

ÖNEMLİ! Şarj dengeleyicilerin kullanılması, yıkıcı süreç riskini azaltır, ancak zaten ciddi şekilde hasar görmüş bir pili onaramaz.

Fiziksel olarak akü şarj dengeleme cihazı, seri bağlı elemanların her bir çiftine bağlanan kompakt bir elektronik modüldür:

• 24V akü için gerekli tek şarj dengeleyici zincire (şema 1).
• 48V akü için gerekli üç şarj dengeleyici zincire (Şema 2).

SBB, pilin kendisinden veya bir şarj kaynağından güç alır. SBB'nin kendi güç tüketimi düşüktür ve kendi kendine deşarj kayıplarıyla karşılaştırılabilir düzeydedir.

Seviye verimliliği SBB2-12-AÇalışması ya aşırı şarj gücünün yönlendirilmesine (doğrudan enerji kayıpları yaratan pasif dengeleyiciler olarak adlandırılır) ya da elemanların seçici olarak yeniden şarj edilmesine (dengeleme yalnızca şarj sırasında gerçekleşir) dayanan diğer şarj dengeleyicilerden temel olarak daha yüksektir. Maksimum dengeleme akımı SBB2-12-A– 5A, piyasadaki tüm alternatif cihazların yeteneklerini aşıyor.

Şarj dengeleyici kullanmanın etkisi:

1) Geliştirilmiş genel güvenilirlik ve pil ömrünün arttırılması.

2) Artan enerji çıkışı pil, çünkü Piller tamamen boşaldığında, seri devredeki tüm pillerin kapasitesi daha fazla kullanılır.

SBB dengeleyiciler sürekli çalışarak, şarj cihazı kapalıyken bile akülerin dengeli durumda kalmasını sağlar.

Bağlantı şeması

Seviyenin (dengeleyicinin) 24V ve 48V aküye bağlantı şeması.

Aşağıda şarj seviyesi bağlantı şemaları verilmiştir SBB2-12-A kurşun asit şarj edilebilir piller 24V ve 48V dereceli pillerde 12V.

Şema 1. İki adet 12V pilden 24V pil	Şema2. Dört adet 12V pilden 48V pil

Bir seviyenin (dengeleyicinin) birkaç paralel devreden oluşan bir aküye bağlanması.

Dengesizlik küçükse ve maksimum dengeleme akımı aşılmıyorsa, 2-3 paralel akü zincirinde bir şarj dengeleme dengeleyici SBB'nin çalıştırılmasına izin verilir. Her zincirin ayrı ayrı dengelenmesi, düzeltici eylemin seçiciliği nedeniyle daha iyi sonuçlar verir.

Birkaç zincir için bir seviye kullanıldığında, aküleri DC veri yollarına bağlamak ve orta noktaları bağlamak için bir şemanın kullanılması gerekir (Şema 3).

Her zincirde ayrı bir seviye kullanırken, normal akü bağlantı şemasını (Şema 4) kullanabilirsiniz.

Örnek olarak, Alman endişesi Hawker Gmbh - Perfect Plus'ın klasik bataryasını ele alıyoruz. Akünün bakımı konusunda zor bir şey yoktur. Satın aldığınız pilin mümkün olduğu kadar uzun süre çalışmasını sağlayacak, yani paradan tasarruf etmenizi sağlayacak bir dizi işlemi gerçekleştirmek için yalnızca talimatlara sıkı sıkıya uymanız ve belirli bir süre içinde yapmanız gerekir.

Kurşun akülerin özel özellikleri:

Kapasite 5 saattir, yani. nominal kapasite boşaltılarak elde edilebilir DC 30 °C başlangıç ​​sıcaklığında son deşarj voltajı 1,7 V/hücre olarak ayarlanana kadar 5 saat süreyle.

Gerilim Bir akünün nominal voltajı 2 V'tur. Çekiş aküleri için nominal voltaj standartları şunlardır: 24 V, 48 V, 72 V, 80 V.

Bir çekiş aküsünün çalışma voltajı, deşarj akımının büyüklüğüne, deşarj derecesine ve sıcaklığa bağlıdır. 5 saatlik deşarj için belirtilen son deşarj voltajı 1,7 V/hücredir.

Elektrolitin 30°C sıcaklıkta tam şarjlı durumdaki yoğunluğu 1,29 kg/l'dir.

Pil dayanıklılığı ve servis ömrü. Dayanıklılık, pilin tam olarak aynı anda şarj-deşarj döngülerine tabi tutulduğu laboratuvar koşullarında uzun süreli testlerin sonucunu ifade eder. özel program. Kapasiteyi nominal değerinin %80'inin altına düşürmeyecek minimum çevrim sayısı elde edilmelidir. İlgili prosedür DIN 43539, bölüm 3'te açıklanmaktadır.

Çok sayıda çalışma faktörü laboratuvar koşullarından farklı yüklere yol açtığından, gerçek hizmet ömrü dayanıklılıktan daha fazla veya daha az olabilir.

Pil ömrünün artmasına neden olan etki faktörleri:

kusursuz bakım ve servis

normal çalışma sıcaklıkları (20 C ila 40 C arası)

mükemmel şarj cihazları

derin deşarjlardan kaçının

zamanında sorun giderme

Hizmet ömrünün kısalmasına yol açan etkiler:

sık sık derin deşarjlar, yani Nominal kapasitenin %80'inden fazlasının kaldırılması

uzun süre yüksek çalışma sıcaklıkları (> 40 C)

Gaz voltajına (2,4 V/hücre) ulaştıktan sonra kabul edilemeyecek kadar yüksek bir akımla şarj etme

pil boşalmış durumda

elektrolite giren bir yabancı maddenin varlığı (örneğin, gereklilikleri karşılamayan tamamlama suyu)

aşırı yük veya kısa devre

Çekiş akülerinin bakımı ve bakımı Genel çalışma kuralları:

Pili asla boşalmış durumda bırakmayın; hemen şarj edin.

Optimum hizmet ömrüne ulaşmak için nominal kapasitenin %80'inden fazlasını boşaltmaktan kaçının; bu durumda elektrolitin yoğunluğu 1,13 kg/l'den (30°C) düşük olmamalıdır.

Derin deşarjları önlemek için araç akülerinin deşarjının izlenmesi gerekir.

Çalışma sıcaklığı 20 C – 40 C olmalıdır.

Akünün hasar görmesini önlemek için izin verilen maksimum elektrolit sıcaklığı olan 55 C'yi aşmamalısınız.

Şarj etmeden önce ve ara şarjlar sırasında, kabın kapağını veya pil kapatma cihazını çıkarmak veya açmak gerekir. Şarjın bitiminden en geç 1/2 saat sonra kapatın.

Şarj cihazları akü kapasitesine ve gerekli şarj süresine uygun olmalıdır.

Eklemek için yalnızca DIN 43530 bölüm 4'e uygun damıtılmış su kullanın; asit veya katkı maddesi kullanılmamalıdır.

Pil şarjı (günlük çalışma):

Fişi prizden çıkararak akünün bağlantısını kesmek gerekir. pil kapağını çıkarın. Aynı zamanda fişler kapalı kalır.

Elektrolit seviyesini “min” işaretinden kontrol edin.

Bundan sonra elektrolitin sıcaklığını ölçmek gerekir. 45 C'yi geçerse soğutun.

Fişi bağlayın. Gerekirse elektrolit karıştırma sistemini bağlayın (entegre hava çıkış sistemi olmayan fişler için).

Şarj cihazını açın veya cihazın açık olup olmadığını kontrol edin.

Pil şarj işlemini başlatın.

Şarj ettikten sonra şarj cihazının bağlantısını kesin veya cihazın kapalı olup olmadığını kontrol edin, ardından pili şarj cihazından ayırın. Gerekirse nihai sonuçları kontrol edin.

Şarj yetersizse veya derin bir şarjdan sonra dengeleme şarjı yapın.

Temizlik (günlük iş):

Çalışma sırasında elemanların yüzeyinde biriken kir ve toz, akünün ihtiyacına ve çalışmasına bağlı olarak temizlenmelidir (paçavralar, 100 C'den 150 C'ye kadar nemli buhar, nozullu bir hortum kullanılarak).

Suyun doldurulması (haftalık çalışma):

Elektrolit seviyesini izlemek de gereklidir. En az haftada bir kez. Otomatik doldurma yoksa, şarjın sonunda DIN 43530 bölüm 4'e göre arıtılmış su ekleyin.

Şarj ettikten sonra tüm hücrelerdeki elektrolit seviyesini kontrol etmek ve damıtılmış su ile doldurmak gerekir.

Haftada bir kez dengeleme şarjı yapılması da gereklidir.

Gerilim, yoğunluk ve sıcaklık (aylık çalışma):

Ayda bir kez, tüm elemanların tekdüze gaz emisyonu açısından kontrol edilmesi için çalışma yapılması gerekmektedir.

Şarj veya dengeleme şarjı tamamlandıktan sonra asit yoğunluğu ve sıcaklığı ölçülmeli ve standart değerlerden sapmalar seçici olarak akü akış şemasına girilmelidir.

Eğer unsurlar arasında önemli farklılıklar tespit edilmişse bu unsurların ayrı ayrı incelenmesi gerekir.

Elemanların voltajını, yoğunluğunu ve sıcaklığını ölçmek de gereklidir.

Altı ayda bir ve yılda bir yapılan işler: .

Şarj cihazının doğru çalışıp çalışmadığını, öncelikle gaz oluşumunun başlangıcındaki (2,4 V/hücre) ve şarjın sonundaki şarj akımını kontrol edin.

Tak ve tak cihazını kontrol edin.

Asit izlerini giderdikten veya nötralize ettikten hemen sonra kap yalıtımındaki (uygulanan katman) küçük hasarları onarın (üreticinin tavsiyelerine uyun).

Pillerin toprağa göre izolasyon direnci, harici elektrik devresi açıkken DIN 43539 bölüm 1'e uygun olarak ölçülmelidir.

Yalıtım direncini ölçün: Nominal voltajın volt başına 50 ohm.

Yalıtım direnci zayıfsa aküyü temizleyin.

Depolamak

Pillerin uzun süre kullanılması planlanmıyorsa, tam şarjlı olarak, kuru bir odada, 0 C'nin üzerindeki sıcaklıkta saklanmalıdır.

Pilin çalışmaya hazır olmasını sağlamak için aşağıdaki şarj modları kullanılmalıdır:

Aylık dengeleme ücreti

2,23 V x hücre sayısı (30 C) şarj voltajında ​​bakım şarjı

Hasar ve kazalardan nasıl kaçınılır?

Hasarları, kısa devreleri, kıvılcımları önlemek için akülerin üzerine metal nesneler veya aletler koymayın.

Aküleri yalnızca uygun kaldırma cihazları kullanarak taşıyın (VDE 3616'ya göre).

Akülerle çalışırken ilgili güvenlik düzenlemelerinin yanı sıra DIN VDE 0510 ve VDE 0105 bölüm 1'e de uyulmalıdır.

Raf ömrü

Depolama süresinin pil ömrü üzerindeki etkisi dikkate alınmalıdır. Doğru seçilmiş kaldırma cihazlarının akü kutusunun deformasyonunu önlediği ve böylece konteyner kaplamasını koruduğu unutulmamalıdır. Kaldırma cihazları akünün geometrisine uygun olmalıdır.

Patlama tehlikesinin yüksek olduğu alanlarda kullanılan pillerden bahsediyoruz. Akü mahfazası kapakları şarj sırasında ve gazların daha sonra çıkarılması sırasında açık olmalıdır, böylece ortaya çıkan patlayıcı gaz karışımı yeterli havalandırma ile tutuşma özelliğini kaybeder.

• Akünün harici muayenesini gerçekleştirin. Akünün üst yüzeyi ve terminal bağlantılarının temiz, kuru, kir ve korozyondan arındırılmış olması gerekir.
• Sulu akülerin üst yüzeyinde/üstünde sıvı varsa, bu durum aküde çok fazla sıvı bulunduğunu gösterebilir. GEL veya AGM akünün yüzeyinde sıvı varsa akü aşırı şarj edilir ve performansı ve ömrü azalır.
• Akü kablolarını ve bağlantılarını kontrol edin. Yer değiştirmek hasarlı kablolar. Gevşek bağlantıları sıkın.

Temizlik

• Tüm koruyucu kapakların aküye güvenli bir şekilde takıldığından emin olun.
• Akünün üst yüzeyini, terminallerini ve bağlantılarını bir bez veya fırça ve kabartma tozu ve sudan oluşan bir solüsyon kullanarak temizleyin. Temizleme solüsyonunun akünün içine girmesine izin vermeyin.
• Suyla durulayın ve temiz bir bezle kurulayın.
• Yerel pil tedarikçinizden alabileceğiniz ince bir tabaka vazelin veya terminal koruyucu uygulayın.
• Pillerin etrafındaki alanı temiz ve kuru tutun.

Su ekleme (SADECE sıvı elektrolitli piller)

Jel veya AGM akülere, çalışma sırasında kaybetmedikleri için su eklemek yasaktır. Sulu akülere periyodik olarak su eklenmesi gerekir. Doldurma sıklığı, pil kullanımının niteliğine ve çalışma sıcaklığına bağlıdır. Yeni piller birkaç haftada bir kontrol edilmelidir Belirli bir uygulama için su ekleme sıklığını belirlemek. Piller genellikle yaşlandıkça daha sık doldurma gerektirir.

• Su eklemeden önce pili tamamen şarj edin. Boşalmış veya kısmen şarj edilmiş akülere yalnızca plakalar görünüyorsa su ekleyin. Bu durumda plakaları kaplayacak kadar su ekleyin, ardından aküyü şarj edin ve aşağıda açıklanan su doldurma işlemine devam edin.
• Koruyucu kapakları çıkarın ve iç yüzeye kir girmesini önlemek için ters çevirin. Elektrolit seviyesini kontrol edin.
• Elektrolit seviyesi plakalardan önemli ölçüde yüksekse su eklenmesine gerek yoktur.
• Elektrolit seviyesi plakaları zar zor kaplıyorsa, havalandırma deliğinin 3 mm altına kadar damıtılmış veya deiyonize su ekleyin.
• Su ekledikten sonra koruyucu kapakları tekrar aküye takın.
• Kirlilik seviyesi kabul edilebilir sınırlar içindeyse musluk suyu kullanılabilir.

Şarj ve dengeleme ücreti

Şarj

Pilinizden en iyi şekilde yararlanmak için doğru şarj son derece önemlidir. Bir pilin hem az şarj edilmesi hem de aşırı şarj edilmesi, servis ömrünü önemli ölçüde kısaltabilir. Doğru şarj için ekipmanla birlikte verilen talimatlara bakın. Çoğu şarj cihazı otomatiktir ve önceden programlanmıştır. Bazı şarj cihazları kullanıcının voltaj ve akım değerlerini ayarlamasına olanak sağlar. Tablodaki şarj önerilerine bakın.

• Kullandığınız akünün türüne bağlı olarak şarj cihazının ıslak, jel veya AGM aküler için doğru programa ayarlandığından emin olun.
• Pilin her kullanımdan sonra tamamen şarj edilmesi gerekir.
• Kurşun-asit akülerin (ıslak, jel ve AGM) hafıza etkisi yoktur ve bu nedenle yeniden şarj edilmeden önce tamamen boşalmaları gerekmez.
• Şarj işlemi yalnızca iyi havalandırılan alanlarda yapılmalıdır.
• Şarj etmeden önce plakaların suyla kaplı olduğundan emin olmak için elektrolit seviyesini kontrol edin (yalnızca ıslak aküler).
• Şarj etmeden önce tüm koruyucu kapakların aküye sağlam bir şekilde takıldığından emin olun.
• Sıvı elektrolitli piller, elektrolitin uygun şekilde karıştırıldığından emin olmak için şarj işlemi tamamlanmadan önce gaz (kabarcıklar) salacaktır.
• Donmuş bir aküyü şarj etmeyin.
• 49°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda şarj etmekten kaçınılmalıdır.

Şema 4

Şema 4 ve 5

Dengeleme şarjı (SADECE ıslak aküler için)

Dengeleme şarjı, ıslak akülerin tamamen şarj edilmesinden sonra gerçekleştirilen akü aşırı şarjıdır. Trojan, dengeleme şarjının yalnızca pillerin özgül ağırlığı 1,250'den düşük olduğunda veya pil tamamen şarj edildikten sonra özgül ağırlığı 0,030 gibi geniş bir aralıkta dalgalanan durumlarda yapılmasını önerir. GEL veya AGM akülerin şarjını eşitlemeyin.

• Akünün ıslak akü olduğundan emin olmalısınız.
• Şarj etmeye başlamadan önce elektrolit seviyesini kontrol edin ve plakaların suyla kaplı olduğundan emin olun.
• Tüm koruyucu kapakların aküye sıkıca takıldığından emin olun.
• Şarj cihazını dengeleme şarj moduna ayarlayın.
• Dengeleme şarjı işlemi sırasında akülerden gaz açığa çıkacaktır (kabarcıklar yüzeye çıkacaktır).
• Özgül ağırlığı her saat ölçün. Özgül ağırlığın artması durduğunda dengeleme yükü durdurulmalıdır.

DİKKAT! Jel veya AGM akülerde dengeleme şarjı yapılması yasaktır.

Harika şarj cihazları, kükürt gidericiler, ekolayzerler ve birçok kişinin cehaletten onlara atfettiği şeye basit bir kelimeyle şarj algoritması dendiğini biliyorsunuz. Uzun zamandır bunun hakkında konuşuyorum ama yine de bu tür cihazlar hakkında giderek daha fazla harika cihaz ve harika hikayeler duyuyorum. Sadece bir aylık gözlemden sonra sıradan bir mühendis olarak bu algoritmaları ifade edip bunların hakkında konuşmam ve bunların diğer cihaz türleriyle örtüşebilecekleri ortaya çıkması garip. Yani, ekolayzırın algoritması ve örneğin şarj algoritması veya şarj dengeleme etkisine sahip bir invertörün şarj algoritması birbiriyle örtüşebilir.

Dikkat: Burada bunların aynı olduğunu kastetmiyorum ve söylemiyorum, çünkü çoğu durumda MP mikroprogramının gövdesine herkes tarafından sıfırdan bağımsız olarak tamamlanabilir veya yazılabilir. Darbelerin şekilleri ve zamanlaması, gerilim darbesi ve akım değişiklikleri farklı olabilir ve farklı bir zaman aralığına sahip olabilir. Ancak çoğu zaman vakaların %50'sinde benzer olabilirler. Zamana göre değilse sinyal şekillerine göre, sinyal şekline göre değilse de ona yakın.

Böylece her üretici kendi gözlemlerine ve verilerine güvenir.

Dolayısıyla bu yöntemin kendisi bellek, ekolayzır ve invertör belleği için işe yarar. Pilin en az %50 daha uzun süre dayanmasını sağlayan çok kullanışlı bir mikro program, ancak ömrünü uzatma şansı da %10'dur.

Genel olarak, pil arızalansa bile birçok kişi hala masal anlatmaya ve inanmaya devam ediyor. Yukarıda anlatılanlara benzer cihazlar satın alıyorlar ve bir mucize bekliyorlar. Ancak maalesef bu cihaz hiçbir şeyi diriltmiyor ve hiçbir şeyi geri yüklemiyor. Görevi gerçek zamanlı olarak pil önleme işlemini gerçekleştirmektir. Tam da bu önleme nedeniyle piller daha kararlı davranmaya başlar, kaybolmazlar, örneğin seri bağlandığında biri aşırı şarj olur, diğeri tam şarj olmaz.

Dedikleri gibi, sonuçları daha sonra ortadan kaldırmaya çalışmaktansa zamanında önleme yapmak daha iyidir.

Evet, bu mucizevi cihazlarla ilgili yeterince masal duydum, 4 yıldır istatistiklerimi topluyorum ve sonunda her şey bir araya geldi. Elbette, cihazın sökülmesi kesinlikle I'leri noktalayacaktır ve bobin veya watt dirençlerinin varlığı birikme olduğunu gösterecektir. Ama bu bir pili şarj ederken diğerinin deşarj olması gerektiği anlamına gelmiyor, bu adamlar tam bir saçmalık :)

Çünkü bu cihazların görevi, 12 voltluk bir pil için 6, alkalin pil için 10 ve buna göre 24 voltluk bir pil için iki kat daha fazla olan pil bankalarının voltajını eşitlemektir.

Açıkçası ilk başta bu cihazın şarjlı bir pili boşalttığını düşünmüştüm ancak ikinci yıldaki sonuçlara baktıktan sonra bundan vazgeçtim. Prensip kükürt gidericiye benzer, ancak algoritmalar farklıdır. Genel olarak, gelecekte onu kazıp tam bir test yapacağım. Cihazı bana kimse vermedi ve kişisel fonlarla satın alındı ​​ve bu benim görüşüm. Daha fazla bilgi, daha fazla ve daha doğru veriler. Ancak gerçek şu ki artık çoğunluğun görüşüyle ​​örtüşmüyorlar - orası kesin.