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Mastervolt:具有温度补偿功能的电池充电器

来源:Mastervolt蓄电池 发布时间:2023-11-19 20:11:45 点击:
充电电压
Mastervolt 凝胶(2 V、12 V)和 Mastervolt AGM(6 V、12 V)电池应使用 12 V 系统的 14.25 V 电压和 24 V 系统的 28.5 V 电压进行充电。吸收阶段之后是浮动阶段(请参阅第 242 页的 3 步+充电特性),其中电压对于 12 V 系统降低至 13.8 V,对于 24 V 系统降低至 27.6 V。这些数字假设温度为 25 °C。

对于湿铅酸电池,12V系统的吸收电压为14.25V,24V系统的吸收电压为28.5V。对于 12 V 系统,此类电池的浮动电压为 13.25 V,对于 24 V 系统,浮动电压为 26.5 V。所有这些数据均适用于 25 °C。

锂离子电池充电时,12 V 系统的吸收电压为 14.25 V,24 V 系统的吸收电压为 28.5 V。12 V 系统的浮动电压为 13.5 V,24 V 系统的浮动电压为 27 V。

充电电流
凝胶和 AGM 电池的经验法则规定,最小充电电流应为电池容量的 15% 至 25%。充电期间,您通常会继续向连接的设备供电,并且此功耗应增加到 15-25%。

这意味着 400 Ah 电池组和 10 安培的连接负载需要 70 至 90 安培的电池充电器容量,以便在合理的时间内为电池充电。

凝胶电池的最大充电电流为 50%,AGM 电池的最大充电电流为 30%。Mastervolt 锂离子电池可以承受更高的充电电流。然而,为了最大限度地延长锂离子电池的使用寿命,Mastervolt 建议最大充电电流为容量的 30%。例如,对于 180 Ah 电池,这意味着最大充电电流为 60 安培。

具有温度补偿功能的电池充电器,可提供最佳保护
要确保凝胶电池、AGM 电池和锂离子电池拥有尽可能长的使用寿命,需要具有三步+充电特性的现代 Mastervolt 电池充电器。这些电池充电器连续调节充电电压和充电电流。

对于湿凝胶和 AGM 电池,建议配备一个传感器来测量电池的温度。这可以根据电池的温度调整充电电压,从而延长其使用寿命。我们称之为“温度补偿”。



温度补偿曲线

由于冰箱等设备始终从电池获取电力,即使在充电时也是如此,Mastervolt 的温度补偿包括最大补偿效应,以保护所连接的设备。对于 12 V 系统,补偿最多为 14.55 V;对于 24 V 系统,补偿最多为 29.1 V。

在极高 (> 50 °C) 和低 (<-20 °C) 温度下,湿凝胶和 AGM 电池可能无法再充电。在这些限制之外,Mastervolt 电池充电器将继续为连接的消费者供电,但不会为电池充电。

锂离子电池不需要将电压调整到更高或更低的温度。 

               

下面的公式用于计算凝胶或 AGM 电池的充电时间:



下面的公式用于计算锂离子电池的充电时间:



Lt  = 充电时间Co = 电池容量eff = 效率;1.1 对于凝胶电池,1.15 对于 AGM 电池,1.2 对于富液式电池Al = 电池充电器电流Ab = 充电过程中所连接设备的功耗 
 



计算充电​​时间
计算电池的充电时间应考虑以下因素:

首先要考虑的是电池的效率。在标准湿电池中,该值约为 80%。这意味着,如果电池放电 100 Ah,则需要充电 120 Ah 才能再次提取 100 Ah。与湿电池相比,凝胶和 AGM 电池的效率更高(85% 至 90%),因此损耗更少且充电时间更短。锂离子电池的效率高达 97%。

计算充电​​时间时需要记住的另一件事是,湿电池、凝胶电池和 AGM 电池的最后 20% 的充电过程(从 80% 到 100%)大约需要四个小时(这不适用于锂离子电池) )。在第二阶段,也称为吸收或充电后阶段,电池的类型决定吸收多少电流,与电池充电器的容量无关。 

充电后阶段现象同样不适用于锂离子电池,因为锂离子电池的充电速度要快得多。

纹波电压对电池的有害影响
由于电池充电器产生的纹波电压,电池可能会过早出现缺陷。为防止这种情况发生,充电器引起的纹波电压应保持尽可能低。

纹波电压产生纹波电流。根据经验,纹波电流应保持在已安装电池容量的百分之五以下。如果 GPS 或 VHF 设备等导航或通信设备连接到电池,纹波电压应不超过 100 mV (0.1 V)。任何更多都可能导致设备故障。

Mastervolt电池充电器具有出色的电压调节能力,产生的纹波电压始终低于100 mV。

低纹波电压的另一个优点是可以防止在电池端子未正确固定或被腐蚀等情况下损坏系统。由于纹波电压低,Mastervolt 电池充电器甚至可以在不连接电池组的情况下为系统供电。

查找电池的充电状态
关于 Peukert 指数的相邻解释表明,电池的充电状态不能简单地基于例如测量电池电压来确定。

检查充电状态的最佳且最准确的方法是使用安培小时计(电池监视器)。此类仪表的一个示例是 Mastervolt MasterShunt、BTM-III 或 BattMan 电池监视器。除了充电和放电电流外,该监视器还指示电池电压、消耗的安培小时数以及电池组需要充电之前的剩余时间。

Mastervolt 电池监视器与其他供应商的区别之一是历史数据的可用性。例如,这显示了电池的充电/放电循环、最深度放电、平均放电以及最高和最低测量电压。 

普克特定律
从表面上看,计算电池能够持续提供足够电力的时间似乎很容易。最常见的方法之一是将电池容量除以放电电流。然而,在实践中,这样的计算常常被证明是错误的。大多数电池制造商指定的电池容量均假设放电时间为 20 小时。例如,100 Ah 电池应每小时提供 5 安培电流,持续 20 小时,在此期间,对于 12 V 电池来说,电压不应降至 10.5 伏(1.75 V/电池)以下。不幸的是,当以 100 安培的电流放电时,100 Ah 电池只能提供 45 Ah,这意味着它只能使用不到 30 分钟。

这种现象可以通过电池先驱 Peukert (1897) 和 Schroder (1894) 在一个多世纪前设计的公式(Peukert 定律)进行描述。普克特定律描述了不同放电值对电池容量的影响,即电池容量在较高放电率下会降低。所有 Mastervolt 电池监视器都会考虑此方程式,因此您将始终了解电池的正确状态。

普克特定律不适用于锂离子电池,因为连接的负载不会影响可用容量。

给定放电电流下电池容量的 Peukert 公式为:



Cp = 给定放电电流下可用的电池容量
I = 放电电流水平
n = Peukert 指数 = log T2 - logT1 : log I1 - log I2
T = 放电时间(小时)

I1、I2和T1、T2可以通过进行两次放电测试来找到。这涉及在两个不同的电流水平下两次耗尽电池电量。

一项高 (I1) – 电池容量的 50%,例如 – 一项低 (I2) – 大约 5%。在每次测试中,记录电池电压降至 10.5 伏之前经过的时间 T1 和 T2。进行两次放电测试并不总是那么简单。通常,没有大负载可用,或者没有时间进行慢速放电测试。您可以从电池规格中检索计算 Peukert 指数所需的数据。

通风
在正常情况下,凝胶电池、AGM 电池和锂离子电池很少或不产生危险的氢气。逸出的少量气体可以忽略不计。然而,就像所有其他电池一样,充电过程中也会产生热量。为了确保尽可能长的使用寿命,尽快从电池中散发热量非常重要。以下公式可用于计算 Mastervolt 电池充电器所需的通风量。

Q = 所需通风量(立方米/小时)
I = 电池充电器的最大充电电流
f1 = 凝胶电池减少 0.5
f2 = 封闭电池减少 0.5
n = 使用的电池数量(12 伏电池有 6 个电池,每节 2 伏) )

回到 12 V/400 Ah 电池组和 80 安培充电器的示例,所需的最小通风量为: Q = 0.05 x 80 x 0.5 x 0.5 x 6 = 6 m3/h

该气流非常小,通常自然通风就足够了。如果电池安装在封闭的外壳中,则需要两个开口:一个在顶部,一个在底部。通风口的尺寸可使用以下公式计算: 



A = 开口 (cm²)
Q = 通风量 (m³)

在我们的例子中,每个开口的面积为 28 x 6 = 168 cm²(约 10 x 17 cm)。

锂离子电池不产生任何氢气,因此使用安全。当电池快速充电时,会产生一定程度的热量,在这种情况下,可以使用上述公式来消除热量。

对于带有多个电池充电器的大型系统,请联系您的安装人员。