O desempenho confiável e a longa vida útil das baterias de chumbo-ácido seladas Keheng dependem do método de carregamento correto. Métodos de carregamento incorretos ou equipamentos inadequados levarão a uma vida útil mais curta da bateria e desempenho reduzido. Escolher o carregador de bateria SLA e o método de carregamento corretos é tão importante quanto escolher a bateria certa para sua aplicação. A KEH recomenda que, ao carregar uma bateria de chumbo-ácido selada, seja usado um carregador projetado especificamente para a química dessa bateria, como um carregador de bateria de chumbo-ácido selado.
Tecnologia de carregamento de bateria
As baterias de chumbo-ácido seladas ACE podem ser carregadas por uma variedade de tecnologias:
- Voltagem constante
- Corrente constante
- Corrente cônica
- Tensão constante de duas etapas
O carregamento de corrente com tensão limitada constante é recomendado para prolongar a vida útil e a capacidade da bateria com tempo de carregamento aceitável e boa relação custo-benefício.
Uma tensão CC entre 2.30 volts/célula (flutuação) e 2.45 volts/célula (carga rápida) deve ser aplicada aos terminais da bateria para carregar uma bateria de chumbo-ácido selada. Dependendo do estado de carga (SoC), a tensão da bateria descarregada pode ser menor do que a tensão aplicada. No entanto, a tensão deve se estabilizar ao longo do tempo.
Ao carregar, o sulfato de chumbo na placa positiva é convertido em dióxido de chumbo. Conforme a bateria se aproxima da capacidade máxima, as placas positivas começam a produzir dióxido de chumbo, resultando em uma resistência interna menor e um aumento repentino na voltagem. O carregamento de voltagem constante pode detectar o aumento de voltagem e, assim, controlar a quantidade de carregamento.
Características de carregamento da bateria
Durante a tensão constante ou carga cônica, a aceitação de corrente da bateria diminui conforme a tensão e o estado de carga aumentam. A bateria está totalmente carregada quando a corrente se estabiliza em um nível baixo por várias horas. Existem dois critérios para determinar se uma bateria está totalmente carregada: (1) o nível de corrente final e (2) a tensão de pico de carga na qual a corrente flui.
- Características típicas do carregamento de baterias de chumbo-ácido seladas para serviço cíclico com carregamento descontínuo e alta tensão de pico.
- As características típicas de carregamento de baterias do tipo standby são aquelas em que o carregamento é contínuo e a tensão de pico de carregamento deve ser menor.
Método de carregamento da bateria
A seleção correta do método de carga para uma bateria de chumbo-ácido selada Keheng depende do uso pretendido (ciclagem ou flutuação), fatores econômicos, tempo de carga, frequência esperada e profundidade de descarga (DoD) e vida útil desejada. O propósito de qualquer método de carga é controlar a corrente de carga no final da carga.
Carregamento de Tensão Constante
O carregamento de tensão constante é o método de carregamento preferido para baterias de chumbo-ácido seladas. Dependendo da aplicação, a bateria pode ser carregada continuamente ou descontinuamente. O carregamento de flutuação contínua é recomendado para aplicações que exigem energia de reserva, como sistemas de segurança ou fontes de alimentação ininterruptas (UPS). O carregamento cíclico não contínuo é adequado para equipamentos portáteis, como cadeiras de rodas elétricas e carrinhos médicos móveis, onde o carregamento intermitente é apropriado.
Este método aplica uma voltagem constante à bateria, limitando a corrente de carga inicial. Definir a voltagem de carga de acordo com as características de carga e temperatura especificadas é crítico. Configurações de voltagem imprecisas podem resultar em sobrecarga ou subcarga. Este método é adequado para aplicações de ciclo e espera.
- Circuito de Carregamento de Tensão Constante
- Características de carga de tensão constante
Carregamento de corrente constante
O carregamento de corrente constante é usado quando o número de amperes-hora de descarga do ciclo de descarga anterior é conhecido. O tempo de carga e o volume de carga podem ser facilmente gerenciados usando este método.
Método de carregamento da bateria de chumbo-ácido Keheng
Carregamento de corrente constante
Embora o carregamento de corrente constante possa ser calculado eficientemente, circuitos caros são necessários para atingir uma corrente constante altamente precisa. A tensão de carregamento deve ser monitorada para evitar que a bateria seja sobrecarregada, ou o tempo de carregamento deve ser limitado. Este método é particularmente eficaz para restaurar a capacidade de uma bateria de chumbo-ácido selada (SLA) Kay Heng, que pode ter ficado armazenada por um longo tempo, ou para sobrecarga ocasional que requer balanceamento da capacidade da bateria. No entanto, ele não possui certas características necessárias para as aplicações eletrônicas de hoje.
Carregamento de corrente cônica
O carregamento de corrente cônica normalmente não é recomendado para baterias de chumbo-ácido seladas Tech Haven porque pode causar abuso e encurtar a vida útil da bateria. No entanto, o método de carregamento de corrente cônica é amplamente usado para aplicações de carregamento de bateria múltipla e carregamento de ciclo devido à sua simplicidade e baixo custo. Ao usar um carregador de corrente cônica, é necessário limitar o tempo de carregamento ou incorporar um circuito de corte de carga para evitar sobrecarga.
Em um circuito de carga de corrente cônica, a corrente diminui proporcionalmente ao aumento da tensão. Flutuações de tensão de alimentação devem sempre ser consideradas ao projetar um carregador cônico. Neste caso, a queda na resistência interna será convertida em calor, que deve ser monitorado. Se necessário, um dissipador de calor deve ser incluído no projeto para controlar a geração de calor.
Sobrecarga da bateria de chumbo-ácido Keheng
A tensão de carga excessiva levará a um surto de corrente quando a bateria estiver totalmente carregada, levando à decomposição de água no eletrólito e ao envelhecimento prematuro da bateria. Com uma alta taxa de sobrecarga, a bateria irá aquecer gradualmente. A bateria absorve mais corrente conforme a temperatura aumenta, levando a mais aquecimento. Esse fenômeno é conhecido como fuga térmica e destruirá a bateria em apenas algumas horas.
Carga insuficiente da bateria de chumbo-ácido Keheng
A baixa tensão de carga fará com que a corrente pare de fluir antes que a bateria esteja totalmente carregada. Essa situação levará a resíduos de sulfato de chumbo nos eletrodos e, eventualmente, reduzirá a capacidade da bateria. Baterias em estado descarregado ou ociosas por muito tempo podem inicialmente mostrar um fenômeno de "circuito aberto" ou aceitar uma corrente muito menor do que o nível normal devido ao fenômeno de "sulfatação". Nesse caso, é recomendável que o carregador permaneça conectado à bateria. Normalmente, a bateria começará a receber mais e mais corrente até atingir níveis normais. Se a tensão de carga for maior do que o nível recomendado e a bateria ainda não responder, a bateria pode ter sido descarregada por muito tempo para se recuperar, e a bateria KAHN SLA deve ser substituída.
Carregamento cíclico de baterias de chumbo-ácido KAHN
Aplicações de ciclismo geralmente exigem que o carregamento seja concluído em um período de tempo relativamente curto. No entanto, a corrente de carga inicial não deve exceder 0.30 x C amps. Assim como a voltagem da bateria diminui durante a descarga, ela aumenta gradualmente durante o carregamento. O carregamento completo depende da voltagem e da corrente de entrada. Uma bateria é considerada totalmente carregada quando a voltagem de carga atinge 2.45 ± 0.05 volts por célula e a corrente recebida pela bateria cai para menos de 0.01 x C amps (1% da capacidade nominal). Neste ponto, o carregador deve ser desconectado ou comutado para uma voltagem de carga flutuante de 2.25 a 2.30 volts por célula. É fundamental garantir que a voltagem não exceda 2.45 ± 0.05 volts por bateria.
Carregamento em espera de baterias de chumbo-ácido ACE
Em aplicações de espera, as baterias não precisam ser recarregadas tão rapidamente ou com tanta frequência quanto em operações de ciclismo. No entanto, uma carga contínua deve ser mantida para compensar a energia perdida devido à descarga interna e ao envelhecimento da bateria. Embora essas perdas sejam mínimas em uma bateria de chumbo-ácido Keheng, elas devem ser repostas na taxa de autodescarga da bateria. Ao mesmo tempo, deve-se tomar cuidado para evitar sobrecarga para evitar exceder essas perdas.
Métodos de carregamento para baterias de chumbo-ácido
Para manter efetivamente as baterias de chumbo-ácido, é necessária uma técnica de carga de tensão constante conhecida como carga de espera ou flutuação. A tensão de flutuação ideal é de 2.25 a 2.30 volts por bateria. Ao manter essa tensão de flutuação, a bateria pode regular autonomamente o nível de corrente e permanecer totalmente carregada sem desconectar o carregador. Para uma bateria totalmente carregada na tensão de flutuação recomendada, a corrente de gotejamento geralmente se estabiliza em cerca de 0.001C (por exemplo, 7 miliamperes para uma bateria de 7 amperes).
Os carregadores de flutuação operam no princípio de energia de voltagem constante. Semelhante a um carregador de ciclagem, a chave para um carregador de flutuação é um limite de corrente de carga inicial de 0.30 x C amps que não deve ser excedido.
Carregamento de tensão constante em duas etapas
Esta tecnologia de carregamento usa duas configurações de voltagem constante. Durante a fase inicial de carregamento, uma configuração de alta voltagem é usada. Quando o carregamento está quase completo e a voltagem atinge um limite predefinido (com uma redução correspondente na corrente de carregamento), o carregador muda para a configuração de baixa voltagem. Esta abordagem facilita o carregamento rápido nos modos de ciclo e flutuação, minimizando o risco de sobrecarga, mesmo durante longos períodos de carregamento.
Características do carregador de bateria SLA de dois estágios com limitação de corrente
Carregamento em série
Baterias de chumbo-ácido consistem em sequências de células de 2 volts conectadas em série, normalmente contendo 2, 3, 4 ou 6 células cada. Carregar sequências conectadas em série de baterias de chumbo-ácido é seguro e eficiente, mesmo quando configuradas para até 48 volts ou mais. No entanto, conforme o número de células em série aumenta, o potencial para variações de capacidade aumenta. Essas variações podem resultar de fatores como duração da bateria, histórico de armazenamento, flutuações de temperatura ou uso indevido.
Ao carregar em série, nunca misture baterias totalmente carregadas com baterias descarregadas; certifique-se de que as baterias descarregadas estejam carregadas antes de conectar. Ao usar um único carregador de tensão constante em um conjunto de baterias de alta tensão, a mesma corrente flui por todas as células. Como resultado, algumas baterias podem ser sobrecarregadas, enquanto outras podem permanecer ligeiramente subcarregadas.
Para mitigar os efeitos das diferenças individuais de baterias, é recomendado que baterias com a mesma data de fabricação, fabricante, classificação de ampères-hora e histórico operacional sejam usadas. Sempre que possível, carregue em série a não mais que 24 ou 48 volts.
Carregamento Paralelo
Baterias de chumbo-ácido podem ser conectadas em paralelo com uma ou mais baterias da mesma voltagem. Em uma configuração paralela, a corrente gerada pelo carregador é quase igualmente distribuída para as baterias individuais. Nenhuma correspondência especial das baterias é necessária. No entanto, se baterias de diferentes capacidades forem conectadas em paralelo, a distribuição de corrente será consistente com a taxa de capacidade (sujeita à resistência interna).
Ao carregar baterias em paralelo, especialmente quando são esperadas taxas de carga diferentes, medidas cuidadosas devem ser tomadas para garantir que as variações de corrente entre as baterias sejam reduzidas ao mínimo.
Compensação de temperatura da bateria
As baterias de chumbo-ácido seladas Keheng apresentam desempenho confiável em uma ampla faixa de temperaturas. No entanto, a eficiência de carga diminui em temperaturas mais baixas e aumenta rapidamente em temperaturas acima de 45°C (113°F), e há risco de fuga térmica se a compensação de temperatura não for gerenciada adequadamente.
Embora o efeito da temperatura na tensão de carga seja menos importante em aplicações de carga flutuante, ele se torna muito importante em ciclos, onde correntes de carga mais altas são necessárias para acelerar os tempos de carga.
O efeito da temperatura deve ser considerado ao projetar ou selecionar um sistema de carga. É altamente recomendável que a compensação de temperatura seja incorporada ao circuito de carga, especialmente ao operar fora da faixa ideal de 5°C a 35°C (41°F a 95°F). O coeficiente de temperatura é de -2mV/célula/ºC até 68°F (20°C) no modo float e -6mV/célula/ºC até 20°C no modo cycle. Para altas temperaturas, a tensão de carga deve ser ajustada adequadamente.
Tabela de compensação de temperatura da bateria
A tabela a seguir lista a tensão de carga recomendada para baterias de chumbo-ácido seladas Keheng em diferentes temperaturas, de acordo com a tensão de carga ambiente de cada bateria.
| Temperatura (° C) | Uso de bicicleta (V) | Uso de carga flutuante (V) |
|---|---|---|
| -40 ° C (-40 ° F) | 2.85 - 2.95 | 2.38 - 2.43 |
| -20 ° C (-4 ° F) | 2.67 - 2.77 | 2.34 - 2.39 |
| -10 ° C (14 ° F) | 2.61 - 2.71 | 2.32 - 2.37 |
| 0 ° C (32 ° F) | 2.55 - 2.65 | 2.30 - 2.35 |
| 10 ° C (50 ° F) | 2.49 - 2.59 | 2.28 - 2.33 |
| 20 ° C (68 ° F) | 2.43 - 2.53 | 2.26 - 2.31 |
| 25 ° C (77 ° F) | 2.40 - 2.50 | 2.25 - 2.30 |
| 30 ° C (86 ° F) | 2.37 - 2.47 | 2.24 - 2.29 |
| 40 ° C (104 ° F) | 2.31 - 2.41 | 2.22 - 2.27 |
| 50 ° C (122 ° F) | 2.25 - 2.35 | 2.20 - 2.25 |
Carregamento suplementar de baterias KAHN SLA
Todas as baterias estão sujeitas à perda de capacidade devido à autodescarga. É recomendado que baterias que foram armazenadas por um longo período de tempo sejam “recarregadas” antes de serem colocadas novamente em serviço.
Para carregar efetivamente baterias que foram armazenadas por mais de 12 meses, certifique-se de que cada bateria tenha uma voltagem aberta de mais de 2.0 volts. Sempre verifique a voltagem aberta antes de começar a carregar.
Eficiência de carregamento da bateria
A eficiência de carga (η) de uma bateria pode ser expressa pela seguinte fórmula:
A eficiência de carga depende do estado de carga da bateria, temperatura e taxa de carga. O gráfico a seguir mostra que uma bateria de chumbo-ácido selada Keheng pode exibir alta eficiência de carga mesmo em uma taxa de carga baixa.
É essencial fornecer a corrente e a voltagem adequadas para a bateria que está sendo carregada para que o carregador corresponda a ela. Por exemplo, usar um carregador de 24 V para carregar uma bateria de 12 V não é recomendado.
Caso você tenha alguma dúvida sobre a compatibilidade do seu carregador atual com nossos produtos, teremos prazer em ajudar você com o carregamento.