كيف تختلف شحنات «المعادلة» و«التعزيز» و«الشحن السريع»؟
يصف كل من هذه المصطلحات الوظيفة نفسها للشاحن، حيث يرفع الشاحن جهد البطارية مؤقتًا فوق مستوى الجهد العائم. توجد استخدامات مختلفة لجهد الشحن المرتفع كما هو موضح أدناه:
المعنى الشائع المفهوم للمصطلح
المعادلة – «إكمال» دوري لسعة البطارية وتصحيح اختلافات سعة الخلايا
التعزيز – قد يشير إلى «المعادلة» و«الشحن السريع» وأحيانًا كليهما
الشحن السريع – إعادة شحن أسرع لبطارية مفرغة
ماذا يفعل شحن «المعادلة» ولماذا هو مطلوب؟
جميع البطاريات، حتى تلك المجمعة في كتل موحدة، تتكون من خلايا بطارية فردية متصلة على التوالي للحصول على جهد التيار المستمر المطلوب. وكما هو الحال في جميع المنتجات المصنعة، توجد اختلافات بين سعات كل خلية في البطارية. تزداد هذه الاختلافات مع تقادم البطارية. وبما أن البطارية سلسلة من الخلايا ولا تكون أقوى من أضعف حلقة فيها، فهناك حاجة إلى طريقة لضمان بقاء جميع الخلايا عند أقصى سعة لها.
تُستخدم طريقة تسمى «المعادلة» بشكل شائع في بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات النيكل والكادميوم. ترفع المعادلة مؤقتًا جهد شحن سلسلة البطاريات بأكملها فوق جهد «التعويم» الطبيعي. يسمح جهد الشحن المرتفع لجميع الخلايا، بما فيها الضعيفة، بقبول تيار أكبر من الشاحن مقارنة بما تقبله عند جهد التعويم. ونتيجة لجهد المعادلة المرتفع يتم شحن جميع خلايا البطارية بزيادة. وهذا مقبول لفترات قصيرة بشرط أن تحتوي البطارية على كمية كافية من الإلكتروليت.
يزيد الشحن الزائد بدرجة كبيرة معدل تحليل ماء إلكتروليت البطارية كهربائيًا إلى غازي الأكسجين والهيدروجين. وبما أن انخفاض مستوى الإلكتروليت سيتسبب في تلف دائم للبطارية، فمن المهم تحديد وقت ومدة شحن البطارية عند جهد المعادلة.
ما هو «الشحن السريع»؟
تعاني البطاريات، مثل جميع الموصلات الكهربائية، من مقاومة في معادنها الموصلة. ينص قانون أوم على أن المقاومة تزداد بالتناسب مع تدفق التيار عبر البطارية (أو أي موصل غير مثالي آخر). وهذا يعني أنه كلما زاد عدد أمبيرات الشحن التي نحاول تطبيقها على البطارية زادت الخسارة بسبب التسخين الداخلي.
يزيد «الشحن السريع» جهد خرج الشاحن مؤقتًا للتعويض عن المقاومة الداخلية للبطارية. ويسمح ذلك للبطارية بمواصلة قبول أقصى تيار من الشاحن لمدة أطول بدلًا من تقليل قبول الشحن مبكرًا كما يحدث عند الشحن بجهد التعويم الطبيعي.
ما هو جهد الشحن الصحيح؟
تحدد الشركة المصنعة للبطارية قيمة كل من جهود التعويم والمعادلة/التعزيز/المعدل المرتفع، ويعتمد ذلك على كيمياء البطارية وبنيتها. إن الانحراف عن القيم الموصى بها، باستثناء ما يلزم للتعويض عن درجة الحرارة، سيؤدي إلى شحن ناقص أو زائد للبطارية، وكلاهما يقلل عمر البطارية وأداءها.
كيف تعرف متى يجب أن يعمل الشاحن في وضع التعويم أو المعادلة؟
بغض النظر عن الغرض المقصود من زيادة جهد الشاحن، يجب أن تكون هناك طريقة لبدء وإنهاء الشحن عند جهد أعلى من التعويم.
طرق التحكم الأكثر شيوعًا موضحة أدناه.
طريقة التحكم: مفتاح يدوي
· الميزة: بسيط ورخيص
· العيب: خطر كبير لنسيان أن الوحدة تعمل بجهد شحن مرتفع
· التعليق: غير موصى به
طريقة التحكم: مؤقت يبدأ يدويًا
· الميزة: بسيط وينهي الشحن تلقائيًا
· العيب: يتطلب تدخل المستخدم
· التعليق: لا توجد طريقة لمعرفة متى ستستفيد البطارية من الشحن بجهد مرتفع. ولا توجد طريقة لمعرفة إعداد الوقت الصحيح
طريقة التحكم: مؤقت يبدأ تلقائيًا
· الميزة: مناسب للمواقع البعيدة التي لا يزورها المستخدمون كثيرًا
· العيب: يجب برمجة الوقت مسبقًا.
· التعليق: لا يمكن توقع الوقت الصحيح المبرمج مسبقًا لأن عمق التفريغ من المحتمل أن يختلف
طريقة التحكم: بدء تلقائي مع نهاية تحددها البطارية
· الميزة: يعتمد إنهاء جهد الشحن المرتفع على احتياجات البطارية وليس على برنامج
· العيب: قد يخدع التيار المستمر المرتفع النظام فيجعله يبقى عند الجهد المرتفع مدة طويلة
متى يكون تعويض درجة حرارة البطارية مطلوبًا؟ وما مدى أهميته؟
من المعروف أن جميع بطاريات التخزين، سواء كانت رصاصية حمضية مهوّاة أو VRLA أو نيكل وكادميوم، تتطلب جهود شحن مختلفة عند درجات حرارة مختلفة. عند البرودة، تحتاج البطارية إلى جهد شحن أعلى من الطبيعي لتحقيق أقصى أداء ممكن. وعند الدفء، يجب خفض جهد الشحن لمنع الشحن الزائد وما ينتج عنه من فقدان للإلكتروليت.
عندما تكون البطارية موجودة في بيئة ذات درجة حرارة مضبوطة جيدًا، فإن تعويض درجة الحرارة يضيف قيمة قليلة. وعلى العكس، يكون تعويض درجة الحرارة ضروريًا للغاية عندما توجد البطاريات في خزائن خارجية أو مناطق معرضة لدرجات حرارة شديدة. توضح هذه الحقائق قيمة تعويض درجة الحرارة:
· عندما تكون درجة حرارة البطارية 90 درجة فهرنهايت ويتم شحنها بالجهد الصحيح لدرجة حرارة 50 درجة فهرنهايت، فسوف تجف من الغليان خلال ثلاثة أشهر.
· عندما تكون درجة حرارة البطارية 20 درجة فهرنهايت ويتم شحنها بالجهد الصحيح لدرجة حرارة 50 درجة فهرنهايت، فلن تشحن وبالتالي لن تقدم الأداء المحدد لها.
يمكن أن يمنع استخدام شاحن مزود بتعويض تلقائي لدرجة الحرارة كلتا هاتين المشكلتين.
أفكر في تعطيل ميزة تعويض درجة الحرارة لأن الشاحن والبطارية ليسا في الموقع نفسه، وأنا قلق بشأن شحن البطارية بشكل زائد.
يجب تعطيل تعويض درجة الحرارة فقط إذا كان من الممكن ضمان بقاء البطاريات دائمًا عند درجة حرارة الغرفة (25 درجة مئوية أو 77 درجة فهرنهايت).
يُعد استشعار درجة الحرارة عن بُعد (RTS) الطريقة الصحيحة لتوفير شحن مُعوض لدرجة الحرارة عندما تكون البطارية والشاحن في بيئتين محيطيتين مختلفتين. وهو دائمًا الخيار المفضل مقارنةً بكلٍ من الشحن غير المُعوض والشحن المُعوض محليًا. إن استخدام مستشعر مُثبت مباشرةً على البطارية يلغي جميع متغيرات درجة حرارة الشاحن ودرجات حرارة الغرفة المختلفة. لا توجد أي عيوب لاستخدام RTS. مقارنةً بالتعويض المعطل أو التعويض بدرجة الحرارة داخل الشاحن، فإن RTS سيزيد أداء البطارية بشكل مؤكد وإيجابي إلى أقصى حد ممكن. وبغض النظر عن الظروف، يجعل RTS الشاحن يوفر الجهد الدقيق الذي تحتاجه البطارية.
قامت EVEREXCEED بتوفير إمكانية تعطيل تعويض درجة الحرارة بشكل أساسي لاختبارات قبول العملاء – لإثبات أن إعداد الجهد يتوافق مع جهد الخرج الفعلي. وقد يكون من الصعب تحديد ذلك في الشاحن المُعوض لدرجة الحرارة.
صممت EVEREXCEED نظام RTS الخاص بها بحيث إذا تعرض المستشعر عن بُعد للتلف أو أصبح غير متصل، يعود الشاحن إلى التشغيل غير المُعوض. ويُشار إلى هذا التغيير على اللوحة الأمامية للشاحن.
لماذا تحتاج بطاريات النيكل والكادميوم إلى شحن "تعزيز"؟
توفر بطاريات النيكل والكادميوم أعلى موثوقية مقارنةً بأي نوع من البطاريات، كما أنها أكثر مقاومة للإجهادات الميكانيكية والبيئية من بطاريات الرصاص الحمضية. ومع ذلك، فإنها تحتاج إلى شحن خاص من أجل تقديم أقصى أداء.
إذا تم شحن بطارية النيكل والكادميوم فقط بمعدل الشحن العائم، فإنها ستوفر عادةً حوالي 70٪ فقط من سعتها المقدرة. وتُعد هذه مشكلة أكثر خطورة بالنسبة للتطبيقات ذات المعدل العالي، مثل تشغيل المحركات، حيث يكون حتى الانخفاض الطفيف في السعة ذا تأثير كبير على الأداء.
إن الطريقة الأكثر فعالية لضمان توفر السعة الكاملة في بطارية النيكل والكادميوم هي شحنها بشكل دوري عند جهد مرتفع. ويمكن بدء ذلك إما يدويًا أو تلقائيًا، اعتمادًا على الشاحن. وتُعد الموازنة التلقائية أسهل في الاستخدام، كما تقلل من خطر نسيان التبديل مرة أخرى إلى جهد الشحن العائم.
