Kompensacja napięcia względem temperatury

image_pdf

Wprawdzie już kiedyś wspominałem na temat kompensacji napięcia względem temperatury w artykule dotyczącym ładowania akumulatorów, ale postanowiłem temat trochę rozwinąć i poprzeć krótkim doświadczeniem.

O co chodzi z kompensacją napięcia – otóż teoria głosi, że w przypadku ładowania akumulatorów, napięcie należy dostosować do temperatury elektrolitu. Punktem odniesienia jest temperatura 25oC – w związku z tym, jeżeli temperatura jest niższa niż 25oC – należy podnieść napięcie, natomiast jeżeli temperatura jest wyższa niż 25oC powinniśmy obniżyć napięcie.

Pytanie zasadnicze oczywiście jest takie, o ile należy podnieść bądź obniżyć napięcie – jedne źródła podają wartość 3mV, inne 3,3mV na celę, przy różnicy 1oC. Wartość ta byłaby pomijalna, jednak w przypadku akumulatora 12V mamy do czynienia z 6 celami. Jeżeli więc pomnożymy wartość 0,003V * 6 to wyjdzie nam już 0,018V. Ale ciągle mówimy o wartości napięcia dla 1oC.

Jeżeli jednak ładujemy akumulator w temperaturze 0oC – a to przecież nie tak rzadko się zdarza – to różnica temperatur względem temperatury odniesienia wynosi 25oC. Jeżeli więc znowu pomnożymy wartość 0,018V * 25 to nam wyjdzie wartość 0,45V o które należałoby podnieść napięcie ładowania.

W związku z tym, jeżeli ładujemy akumulator w fazie absorpcji – czyli intensywnego ładowania w celu nasycenia elektrolitu, i przyjmujemy napięcie dla tego typu ładowania 16,2V – to w temperaturze 0oC, powinniśmy podnieść to napięcie do wartości 16,65V.

Pytanie kolejne które nasuwa się na usta – po co aż tak podnosić napięcie – właśnie na to pytanie chciałem odpowiedzieć w tym doświadczeniu.

Na czym będzie polegało doświadczenie

  • akumulator zostanie częściowo rozładowany, a następnie naładowany do napięcia 15V – po to aby obniżyć gęstość elektrolitu i aby przywrócić właściwości elektryczne
  • zostanie zmierzona gęstość elektrolitu oraz jego temperatura – (będzie to w okolicach 5-6oC)
  • na podstawie powyższych danych zostanie obliczona wartość napięcia zgodnie z definicją
  • następnie zostanie przeprowadzone krótkie ładowanie przy napięciu 16,2V
  • w kolejnym etapie napięcie zostanie podniesione o obliczoną wartość
  • z całego procesu zostanie wygenerowany wykres
  • cała procedura będzie powtórzona dla temperatury elektrolitu rzędu 21-22oC

Pomiar gęstości elektrolitu oraz temperatury

Po niepełnym rozładowaniu i ponownym naładowaniu akumulatora do napięcia 15V gęstość elektrolitu wyniosła 1,22g/cm3 a jego temperatura wyniosła 6oC.

Obliczenie wartości napięcia ładowania dla powyższej temperatury

Ponieważ temperatura elektrolitu wyniosła 6oC, a temperatura odniesienia 25oC – różnica temperatur wyniosła 19oC. Dla takiej różnicy, napięcie należy podnieść o 0,342V (19*0,018V), a więc napięcie ładowania powinno wynosić ok. 16,55V.

Ładowanie przy standardowej wartości napięcia 16,2V

Napięcie na zasilaczu zostało ustawione na poziomie 16,2V a prąd ładowania ograniczony do wartości 0,03C – czyli 2,22A (74Ah*0,03). Już po ok. 25 minutach prąd ładowania spadł do wartości 0,70A.

Prąd ładowania po ok. 25 minutach

Niestety przy takim prądzie ładowania, efektywność tego procesu jest bardzo niewielka i czas który należałoby poświęcić na ładowanie takim prądem, byłby nieadekwatny do efektu. A trzeba dodać że prąd ładowania ciągle by spadał.

Podniesienie napięcia do obliczonej wartości 16,55V

Podniesienie napięcia do wartości 16,55V spowodowało że prąd wzrósł do wartości ok. 1,4A – jednak ten w dość szybkim tempie zaczął spadać. Zauważyłem wtedy na woltomierzu który miałem dołączony bezpośrednio pod zaciski akumulatora, że jest gdzieś jakiś spadek napięcia na przewodach, zaciskach pomiędzy zasilaczem a akumulatorem, w związku z tym ponownie podniosłem napięcie do takiej wartości, aby to bezpośrednio na zaciskach utrzymać napięcie 16,55V. Prąd ładowania ponownie wzrósł i oscylował na poziomie 1,5A.

Prąd ładowania po podniesieniu napięcia o obliczoną wartość

Ładowanie akumulatora przy takim prądzie jest zdecydowanie bardziej efektywne, co za tym idzie czas potrzeby na wzrost gęstości elektrolitu będzie znacznie krótszy.

Po ok. 35 minutach zakończyłem pierwszy etap doświadczenia, a akumulator powędrował do cieplejszego miejsca. Poniżej wykres z procesu ładowania w temperaturze 6oC.

Ponowny pomiar gęstości elektrolitu oraz temperatury

Po ok 24 godzinach przebywania akumulatora w wyższej temperaturze, dokonałem pomiarów gęstości i temperatury – gęstość ponownie wyniosła 1,22g/cm3 a temperatura elektrolitu ok. 21oC.

Ładowanie akumulatora przy wartości napięcia 16,2V

Akumulator ponownie został podłączony pod zasilacz, napięcie zostało ustalone na poziomie 16,2V a prąd ładowania został ograniczony do wartości 2,22A. Już po chwili można było zauważyć różnicę – napięcie nie wzrastało w tak szybkim tempie, a prąd ładowania po ok. 25 minutach spadł jedynie do wartości 1,6A !

Powiem szczerze że sam byłem lekko zdziwiony, tak ogromną różnicą w prądzie ładowania, przy tym samym akumulatorze, tym samym stopniu naładowani a jedynie w różnych temperaturach. Utrzymałem taką wartość jeszcze przez 10 minut i prąd spadł jeszcze do wartości 1,5A.

Poniżej przedstawiam wykres z procesu ładowania w temperaturze 21oC.

Podsumowanie

To że akumulator w niższych temperaturach wymaga wyższego napięcia to sprawa jasna i znana. Nawet tańsze ładowarki posiadają tak zwany tryb zimowy, w którym podnoszą nieznacznie wartość napięcia. Osobiście stosuję trochę inne metody ładowania, w związku z tym nie miałem do końca pewności, jak będzie wyglądać prąd ładowania w różnych temperaturach przy określonych napięciach.

Doświadczenie to dowodzi, że nie należy się kurczowo trzymać zalecanych napięć, bo jak się okazuje temperatura ma wpływ nie tylko na pojemność akumulatora, na jego sprawność, ale i również na prąd ładowania przy określonym napięciu. Ja osobiście wyznaję zasadę przestrzegania prądów ładowania i to im poświęcam więcej uwagi niż napięciom – ale to tylko moje skromne zdanie.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *