Температурная компенсация заряда в холодную погоду

Зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов в холодную погоду

Эта статья посвящена особенностям зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов при низких температурах. 

Зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов в холодную (или действительно жаркую) погоду требует особого внимания, в первую очередь из-за того, что при низких температурах требуется более высокое зарядное напряжение, а при высоких температурах - наоборот, более низкое.

Следовательно, для улучшения работы батареи зарядка должна производиться «с температурной компенсацией», и это требование настоятельно необходимо к применению - особенно, когда ожидается, что температура батареи будет ниже +0 °C или выше +30 °C. Центральная точка для температурной компенсации составляет 25 °C. От этой температуры вводятся все коррекции  - в большую или меньшую стороны.

Надо помнить, что холодная погода снижает емкость аккумулятора. Это еще один фактор, который необходимо учитывать, наряду с нагрузкой и скоростью зарядки по сравнению с емкостью батареи  (Ач), измеряемой в стандартных условиях.

Оба этих фактора влияют на правильный выбор и последующую емкость батареи - для вашего конкретного применения.

Емкость батареи в Ач обычно указывается как 20-часовая емкость при 25 °C. Скорость разряда или нагрузку можно записать так же как 0,05C, где, например, C - это коэффициент нагрузки для 20-часовой номинальной емкости аккумулятора при 25 °C, а коэффициент 0,05 - ток разряда (в единицах от номинальной емкости).

Пример: если батарея номиналом 100 Ач, то нагрузка 1/20 или  0,05 будет составлять 100 x 0,05 = 5 А или 100/20, что также составляет 5 А при разряде в течение этого 20-часового периода. Следовательно, нагрузка 10А на батарею с номиналом 20 Ач, рассчитанную на 20 часов, будет равна скорости разряда 0,1С, скорость разряда 0,2С на 200 Ач будет равна 40 А и так далее...

При заказе аккумулятора вы можете увидеть его значение в Ач, равное 20 часам разряда (стандартное значение), а 10-ти и 5-ти часовое значение - в инструкции по эксплуатации, чтобы вы могли видеть, как емкость «уменьшается» при увеличении тока нагрузки.  Некоторые даже указывают 25-часовую, что часто вводит людей в заблуждение- якобы,  они получают батарею большей емкости, чем стандартная.

Напомним, что емкость снижается при низких температурах, как и при более высоких скоростях разряда C, превышающих 20 часов при 0,05C. Это снижение емкости из-за более высоких скоростей разряда обусловлено законом Пойкерта .

График, показывающий влияние на емкость аккумулятора в зависимости от температуры и нагрузки:

Типы свинцово-кислотных аккумуляторов

Свинцово-кислотные батареи бывают разных типов:

• Заливные свинцовые аккумуляторы с возможностью долива каждой из шести ячеек дистиллированной  водой Речь идет о 12В АКБ).
• Так называемый «герметичный» свинцовый аккумулятор или, скорее, необслуживаемый аккумулятор. Они не могут быть долиты и часто имеют зеленый или красный индикатор проверки.
• AGM клапанно-регулируемая свинцово-кислотная технология (VRLA), где электролит абсорбируется в стекловолоконной мембране.
• GEL, где аналогично AGM, но электролит - не  жидкий, а находится в состоянии геля.

Все вышеперечисленное модели относятся  к свинцовым батареям. Victron Energy продает батареи VRLA AGM и Gel (ячейки 6 штук по  2 В), а так же Литиевые...

На сегодня ассортимент Victron состоит из свинцовых АКБ следующих типов:

• тип GEL (лучший жизненный цикл, чем у AGM).
  
• тип AGM (лучше, чем гель, подходит  для более высоких  токовых нагрузок и хорош для использования с инверторами).
• AGM Telecom. Разработанный в первую очередь для телекоммуникационных применений, но также является отличным «экономным вариантом» для морских и автомобильных применений.
• AGM Super Cycle (лучше всего применять в системах, где ожидается частая разрядка до 60-80% DOD).
• Свинцово-углеродная батарея (Carbon - за счет  добавления  угле волокна имеет лучшие характеристики и строк жизни - улучшенная мощность при частичном заряде, больше циклов и более высокая эффективность).

Кроме того, Victron также продает специальные свинцово-кислотные аккумуляторы - 2В модули, в основном используются  для солнечных систем.

• OPzV 2V отдельные элементы батареи. Большой срок службы, гель высокой емкости.
  
• OPzS 2V отдельные элементы батареи. Долговечные трубчатые пластинчатые батареи большой емкости для специальных солнечных систем, жидкий  электролит.

Температурная компенсация и зарядка

Теперь, когда мы познакомились с типами батарей, их емкостями при разных нагрузках  - нам нужно уточнить некоторые цифры для температурной компенсации и зарядки.

Рекомендуемая температурная компенсация для батарей Victron VRLA составляет - 4 мВ/элемент (что составляет -24 мВ / °C для батареи из 6-ти элементов - т.е. 12 В).

Помимо зарядки в холодную погоду, зарядный ток предпочтительно не должен превышать 0,2С (20 А для батареи емкостью 100 Ач), поскольку температура батареи будет иметь тенденцию к увеличению более чем на 10 °С, если ток зарядки превышает 0,2С. Поэтому температурная компенсация также требуется, если ток зарядки превышает 0,2C.

Как добиться зарядки с компенсацией температуры и напряжения?

Для  этого существует целый  ряд продуктов от Victron - это инверторы c ЗУ,  отдельные ЗУ и солнечные контроллеры.

С нашим ассортиментом инверторов/зарядных устройств и с момента выхода версии прошивки VE.Bus 415 некоторое время назад удалось добиться следующих показателей:

• Температурная компенсация теперь работает до -20 град С
• Применима  для всех заданных значений напряжения
  
• Как только температура опускается ниже -30 °C, механизм компенсации отключается (при этом применяются нормальные напряжения зарядки) и отображается предупреждение оператору.
  

Для систем, которые не используют инвертор с зарядным устройством (т.е. не используется датчик температуры), то мы можем предложить  к использованию специальный беспроводной датчик - Smart Battery Sense, чтобы гарантировать, что зарядное устройство обеспечивают оптимальную зарядку с компенсацией напряжения и температурой для ваших батарей, посредством беспроводной передачи точных значений напряжения и температуры батареи на ваш Solar Charge Controller или Smart зарядное устройство.

Эта информация затем используется для установки идеальных параметров заряда, что приводит к более полной и быстрой зарядке, улучшая срок службы аккумулятора и, следовательно, продлевая срок его службы.

Приложение Victron Toolkit позволяет рассчитать сечение кабеля и падение напряжения на нем для различных токов заряда АКБ. Нужно учитывать, что  длина кабеля - это полный путь от положительного и отрицательного зарядных кабелей батареи и может составлять несколько метров в обычных системах. И именно эту длину учитывает Smart Battery Sense (автоматически), чтобы обеспечить правильное зарядное напряжение, поступающее на батарею, благодаря тому, что зарядное напряжение компенсируется и корректируется - при любых  потерях в кабеле.

Все контроллеры заряда SmartSolar MPPT от Victron работают с технологией Smart Battery Sense.

Другие продукты также можно подключить к системе с датчиком Smart Battery Sense , используя при этом сетевое подключение - «VE.Smart Networking support». \\\