روش شارژ کردن انواع باتری های اسیدی، خشک، نیکل کادمیوم و لیتیوم یونی

شارژ کردن باتریها

در بازار انواع مختلفی از باتری ها با خصوصیات داخلی شیمیایی متفاوتی وجود دارد که هر کدام از این باتری ها برای شارژ شدن نیاز به رعایت شرایط خاص خودشان را دارد که از یک نوع باتری به باتری دیگر متفاوت است. در این مطلب می خواهیم برای چند نوع از باتری هایی که مصرف زیادی دارد شارژر طراحی کنیم. توجه کنید که طراحی داخلی باتری ها و نوع آنها موضوع بحث ما نیست و ما صرفاً با معرفی شارژر های مختلف شما را با مدارات شارژ باتری آشنا می کنیم. 

نکته اساسی که در مورد شارژ باتری ها وجود دارد آن است که یک باتری نباید بیش از حد شارژ شود یا به صورت معکوس به شارژر متصل شود چون احتمال ترکیدن و آسیب دیدن باتری وجود دارد.

قبل از اینکه به بحث شارژرها وارد شویم ابتدا ۲ تعریف را ارائه می دهیم.

  1. شارژ باتری با ولتاژ ثابت (constant voltage)

در این حالت ولتاژ شارژر ثابت بوده و جریان شارژ متغیر است. معمولاً کنترل می شود که جریان شارژ از حد معینی بالاتر نرود.

  1. شارژ باتری با جریان ثابت (constant current)

در این حالت فارغ از از ولتاژ باتری جریان شارژ باتری ثابت می باشد و منبع شارژر این کنترل جریان را بر عهده دارد.

باتری های سربی اسیدی (sealed lead acid battery)

این باتری ها در بازار معمولا به عنوان باتری اتمی می شناسند و از جمله آنها می توان باتری های ماشین و باطری موتور سیکلت را نام برد. ولتاژ این باتری ها معمولا حدود ۱۲ ولت است و از سلول‌های داخلی تشکیل شده که دسترسی به این سلول ها در حالت عادی امکان پذیر نیست. باتری های قدیمی تر سلولهای باتری جدا بوده که معمولاً حدود ۶ تا سلول در هر باتری موجود بود و می توانستیم هر کدام از سلول ها را جدا با اسید یا آب باطری شارژ کنیم ولی در باتری های جدید کل باتری پک شده و سلولهای آن به صورت جدا دیده نمی‌شود.

اگر با حجم زیاد این نوع باتری ها مشکلی نداشته باشیم این باتری ها انتخاب بسیار مناسبی می باشند زیرا توان مناسبی داشته و مدت زمان زیادی می توان از آنها استفاده نمود. از کاربردهای اصلی این باتری ها می‌توان به استفاده از آنها درUPS ها اشاره نمود. باتری های اسیدی معمولاً به وسیله شارژر های ولتاژ ثابت شارژ می شود. بدین شکل که ولتاژ شارژر روی یک مقدار مشخص ثابت باقی می‌ماند و این مقدار ثابت در کل دوره شارژ باتری تغییر نمی کند و بسته به میزان شارژی که باطری گرفته جریان آن در ابتدا مقدار زیادی است و وقتی ولتاژ باتری افزایش پیدا میکند جریان شارژ آن نیز کم می شود. این جریان شارژ اولیه باید کنترل شود تا باتری از گرم شدن بیش از حد و یا جریان بالای شارژ آسیب نبیند.

باتری های نیکل – کادمیوم

باتری‌های نیکل–کادمیم (به انگلیسی: Nickel–cadmium battery) (مخفف : NiCd یا NiCad) گونه‌ای از باتری‌های قابل شارژ هستند که در آن از نیکل (III) اکسید و کادمیم به صورت فلز به عنوان الکترود استفاده می شود و به همین دلیل اسم این باتری ها را Ni-Cd قرار داده اند. در مقایسه با سایر باتری های قابل شارژ، باتری های ni-cd دارای چرخه کار بهتری هستند اما مهمترین مزیت آنها تحویل ظرفیت نامی حتی در تعداد بالای شارژ و دشارژ است. این باتری ها دارای قیمت بالاتری نسبت به باتری های سرب اسید هستند ولی تا آخر عمر خود کیفیت خود را حفظ می کنند. 

چرخه شارژ باتریهای اسیدی

چرخه شارژ Maintenance (نگهداری)

زمانی از این چرخه استفاده می شود که خواهیم ۱۰۰% ظرفیت باتری را شارژ کنیم. این چرخه دو مرحله دارد:

مرحله اول: شارژ با جریان ثابت یا حالت شارژ سریع (Bulk Charge Mode)

فرض کنید باتری از مرحله ای شارژ کامل شروع به شارژ شدن کند. در این حالت جریان شارژر در یک مقدار ثابت نگه داشته میشود و ولتاژ باطری شروع به زیاد شدن میکند  در واقع باطری شروع به شارژ شدن  می کند. در این مرحله باتری تا ۸۰ درصد ظرفیت خود شارژ می شود. 

مرحله دوم: حالت شناور (Float mode)

حالت شناور در شارژ باتری درست پس از مرحله شارژ با جریان ثابت واقع می شود.  در این حالت ولتاژ هر یک از سلول های باتری حدود ۲٫۲۵V  باقی می ماند و مثلاً برای یک باتری ۱۲ ولتی این ولتاژ حدود  13.5V است. بودن در این وضعیت باعث می‌شود باتری بیش از حد شارژ نشده و خراب  نشود. 

شارژ دو مرحله ای باتری ها

چرخه شارژ سه مرحله‌ای

بیشتر تولید کنندگان باتری های اسیدی و باتری های خشک برای شارژ باتری ها این روش را برای افزایش عمر عمر و بازگرداندن ظرفیت کامل باتری پیشنهاد می کنند. همین طور که از نام این نوع شارژ پیداست ست سه مرحله برای شارژ باتری تعریف می شود.

 مرحله اول: شارژ با جریان ثابت یا حالت شارژ سریع (Bulk Charge Mode)

مرحله اول شارژ درست مانند روش قبل شارژ باتری با جریان ثابت است که به آن شارژ سریع نیز گفته می شود.  در این حالت  با جریان ثابت باتری شارژ شده به ۸۰ درصد ولتاژ نامی خود می‌رسد. 

مرحله دوم:  مرحله جذب (Absorption mode)

وقتی که ولتاژ باتری ها حدود ۲٫۴V  به ازای هر سلول باتری یا ۱۴٫۶V  برای یک باتری ۱۲ ولتی  رسید، ولتاژ شارژر ثابت نگه داشته شده و جریان شارژ باتری کم کم کاهش پیدا  می‌کند تا جایی که جریان باتری به مقدار ۱ تا ۲ درصد آمپر ساعت نامی سلول برسد. برای مثال اگر باتری ۱۰۰ آمپر ساعت باشد  جریان باتری تا ۱ تا ۲ آمپر کاهش  پیدا می کند. حداقل میزان جریان اهمیت خاصی ندارد و بین همین یک تا ۲ آمپر کافی است. 

مرحله سوم: حالت شناور (Float mode)

وقتی که جریان شارژ به یک تا دو درصد جریان نامی باتری رسید، وارد مرحله شناور میشویم. خصوصیات این مرحله درست مثل حالت شارژ قبلی است که گفته شد. یعنی در این حالت ولتاژ هر یک از سلول های باتری حدود ۲٫۲۵V  باقی می ماند و مثلاً برای یک باتری ۱۲ ولتی این ولتاژ حدود  13.5V است. بودن در این وضعیت باعث می‌شود باتری بیش از حد شارژ نشده و خراب  نشود. 

شارژ ۳ مرحله ای باتری ها

چرخه شارژ ۴ مرحله ای:

مرحله اول دوم و سوم شارژ در این روش مانند روش قبل است.  است برای توضیحات بیشتر می توانید به روش شارژ ۳ مرحله ای مراجعه  کنید. 

مرحله چهارم: حالت یکسان سازی (Equalization mode)

هدف از مرحله یکسان سازی از بین بردن سولفاته ها از روی الکترود ها و حذف لایه بندی  الکترولیت ها در داخل باتری می باشد. حدود ۲٫۵V تا ۲٫۶V به ازای هر سلول  باتری به آن اعمال می گردد که برای یک باتری ۱۲ ولتی استاندارد این مقدار حدود ۱۵ ولت می باشد. در این حالت جریان شارژر روی مقدار خیلی کمی مثلا نیم آمپر تنظیم می گردد. بسته به شرایط مختلف این مرحله می تواند از چند ساعت تا یک شبانه روز طول بکشد. 

شارژ چهار مرحله ای باتری ها

شارژ باتری های لیتیوم یونی: 

سه مرحله شارژ که توسط سازندگان این نوع باتری ها پیشنهاد می شود به صورت زیر هستند:

 مرحله اول: پیش شارژ (Precharge)

اگر باتری کاملا دشارژ باشد جریان شارژی حدود ۳۰۰ میلی آمپر به ازای هر سلول به باطری اعمال می شود تا ولتاژ هر سلول به حدود ۲٫۸V  برسد. 

مرحله دوم: شارژ با جریان ثابت (Constant current mode)

 در این مرحله شارژر تا زمان رسیدن ولتاژ باتری به مقدار نامی خود جریان ثابت را به آن اعمال می کند.

مرحله سوم: حالت بالا بردن (Top off mode)

در این مرحله با توجه به این که  ولتاژ باتری تا مقدار نامی خود بالا آمده و شارژر این ولتاژ را ثابت نگه می‌دارد و جریان شارژ کم شده و تا مقدار ۳۰۰ میلی آمپر کاهش پیدا می‌کند. در این مرحله شارژ قطع می‌شود.

شارژ باتریهای لیتیوم یونی
0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *