انواع شارژرهای باتری های سربی - اسیدی خشک

در این مقاله پیرامون روش‌های شارژ کردن باتری‌های سربی-اسیدی خشک(SLA)صحبت خواهیم کرد. معمولا باتری‌های سربی-اسیدی خشک، با سطح پایینی از امکان اضافه ولتاژ طراحی شده‌اند تا بتوانند هنگام شارژ شدن، از احتمال تولید گاز جلوگیری کنند.

شارژ بیش از حد ممکن است باعث تولید گاز، سر ریز شدن، تخلیه آب و خشک شدن آن شود. برای جلوگیری از شارژ بیش از حد، شارژرها یک مدار داخلی دارند تا تشخیص دهند که باتری کاملاً شارژ شده است.

قبل از شروع شارژ کردن باتری‌های SLA، باید بدانیم که با چه ولتاژی می بایست شارژ شوند و این ولتاژ به نام “ولتاژ شناور” شناخته می‌شود.این ولتاژ برای تعیین اینکه هنوز باتری نیاز به شارژ دارد ضروری است و مقدار آن به نوع باتری و دمای اتاق آن بستگی دارد.

به طور معمول، برای یک باتری سربی-اسیدی، ولتاژ شناور باید در 2.25 ولت به ازای هر سلول، تنظیم شود. بنابراین، برای یک باتری معمولی 6 سلولی، ولتاژ شناور باید حدودا 13.5 ولت (یا 13.8 ولت) در نظر گرفته شود. ضمن اینکه، توصیه می‌شود جریان کمتر از 1 آمپر تنظیم شود.

انواع شارژر

• َشارژهایی مبتنی بر CC/CV

• شارژهایی مبتنی بر PWM

• شارژهایی مبتنی بر MPPT

َشارژهایی مبتنی بر CC/CV

CC و CV به ترتیب مخفف «جریان ثابت» و «ولتاژ ثابت» هستند. در این روش شارژر، یک جریان تنظیم شده، ولتاژ باتری را تارسیدن به میزان شارژ، در بالاترین ولتاژ افزایش می دهد. یک باتری SLA 12 ولتی را، در حالت دشارژ 12 ولت و با حداکثر ولتاژ شناور 14 ولت، در نظر بگیرید. هنگامی که آن را به منبع تغذیه وصل کنید، با یک سطح جریان ثابت شروع به شارژ می کند.(با استفاده از پتانسیومتر، جریان مورد نظر را  تنظیم کنید).

جریان  تا زمانی که ولتاژ به حد مجاز 14 ولت  برسد، ثابت خواهد ماند. در این مرحله شارژر به حالت ولتاژ ثابت تغییر حالت می‌دهد واز طرفی دیگر، جریان به تدریج به صفر می رسد مادامی که باتری به طور کامل شارژ شود. مدت زمان شارژشدن، معمولاً برای باتری های کوچکتر تا 12 ساعت است.

شارژهایی مبتنی بر PWM

PWM مخفف “Pulse Width Modulation” است. هدف اصلی این نوع شارژر اعمال مقدار زیادی جریان به باتری در بازه زمانی متناوب با عرض پالس مشخص است. این میزان جریان، باعث کاهش آسیب‌های وارده به باتری و افزایش کارایی می‌شود. علاوه بر این، شارژهای PMW، افت ولتاژ باتری را حس می کنند و پالس‌هایی با سیکل‌های شارژی بسیار کوتاه ارسال می کنند.

این پدیده ممکن است چند صد بار در یک دقیقه رخ دهد، که به آن “عرض پالس” می گویند. با توجه به اینکه عرض پالس بسیار متفاوت است و از چند میکروثانیه تا چند ثانیه متغیر است، از تخلیه باتری ای که از قبل شارژ شده، جلوگیری می‌کند.

این روش را می توان با روش‌های جریان ثابت (CC)، ولتاژ ثابت (CV) یا CC/CV ترکیب کرد تا تکنیک شارژ ترکیبی مورد نظر را به دست آورد.

شارژهایی مبتنی بر MPPT

MPPT مخفف Maximum Power Point Tracking است و در واقع یک مبدل DC-DC با فرکانس بالاست. قبل از اینکه به مفهوم MPPT بپردازیم، باید بدانیم چرا به آن نیاز داریم.

شارژرهای مبتنی بر فناوری MPPT، معمولاً با پنل‌های خورشیدی استفاده می‌شوند.

زیرا پنل‌های خورشیدی دارای خروجی نوسانی می‌باشند و ثابت نیستند. یعنی جریان و ولتاژ خروجی پنل خورشیدی، صرف نظر از میزان وات مجاز، بر اساس شرایط فیزیکی تغییر می کند.

در روزهای گرم و یا شرایط محیطی گرم، با افزایش دمای پنل خورشیدی، افت توان قابل توجهی اتفاق می‌فتد، این در حالیست که در روزهای سرد، توان خروجی افزایش می‌یابد. همچنین، یک پنل خورشیدی معمولی در مقایسه با یک باتری SLA 12V، ولتاژ و جریان معین بسیار بالاتری دارد (7.39 A در 17.6V برای 130 W). این روند مجددا، منجر به تلفات برق خواهد شد، پس برای مقابله با آن، کنترل کننده‌هایی مبتنی بر MPPT را وارد بازی می‌کنیم.

مبدل DC-DC با فرکانس بالا، ورودی DC را از پنل‌های خورشیدی دریافت می‌کند و آن را به AC فرکانس بالا تغییر می‌دهد. سپس به یک ولتاژ و جریان DC متفاوت تبدیل می شود، تا برای باتری ایده‌آل باشد. این روند پنل و باتری را هماهنگ با یکدیگر می‌کند. دلیل فرکانس بالا، این است که بتوان آن را با اطمینان، با ترانسفورماتورهای راندمان بالا و سایر اجزای مدار، طراحی نمود. اما همین فرکانس بالا باعث ایجاد نویز می‌شود که این نویزها با استفاده از مدارهای جداسازی نویز، قابل برطرف شدن می‌باشد.

حداکثر توان ردیابی، یک روش ردیابی دیجیتال است که در آن کنترل‌کننده خروجی پنل‌ها را حس کرده و آن را با ولتاژ باتری مقایسه می کند. سپس تصمیم می‌گیرد که انرژی ورودی ایده آل برای باتری چقدر باشد تا با کمترین تلفات شارژ شود. خروجی حس شده در پنل، به ولتاژی تبدیل می‌شود که می‌تواند حداکثر جریان را به باتری بفرستد. این حداکثر نقطه توان، بسته به شرایط متفاوت است. بنابراین وظیفه کنترل کننده شارژهای مبتنی بر MPPT این است که همیشه این نقطه را ردیابی و خروجی را بر اساس باتری تنظیم کنند.