Zer da Deskarga Sakona?

Deskarga sakona bateria batek bere ahalmen osoaren % 80 edo gehiago erabiltzen duenean kargatu aurretik gertatzen da. Hau deskarga-eredu arruntetatik desberdina da, non bateriak normalean beren ahalmenaren % 20-50 artean funtzionatzen duten. Bateriak sakon deskargatzen direnean, erreakzio kimiko itzulezinak hasten dira, energia gordetzeko eta emateko gaitasuna betirako murrizten dutenak.

Deskargaren sakonerak erabili den bateriaren edukieraren ehunekoa neurtzen du erabilgarri dagoen ahalmen osoarekiko. 100 am-orduko (Ah) bateriak 80 Ah deskargatzen baditu, % 80ko DoD-ra iritsiko da.

Kalkulua erraza da:

DoD (%)=(Erabilitako edukiera / Edukiera osoa) × 100

DoD zuzenean kargaren egoera (SoC) aurka egiten du. DoD % 80 denean, SoC % 20 da. Bi neurketa hauek batera funtzionatzen dute bateriaren egoeraren irudi osoa emateko-DoD-k zer erabili den esaten dizu, eta SoC-k geratzen dena erakusten du.

Baterien fabrikatzaileek DoD muga zehatzak ezartzen dituzte kimika desberdinetarako. Berun-azidoek normalean ez dute % 50eko DoD gainditu behar ohiko erabilerarako, eta litio- ioizko bateriek, berriz, % 80-90eko DoD kudeatu dezakete. Muga hauek existitzen dira deskarga sakonagoek barne osagaien higadura bizkortzen dutelako.

Deep Discharge

Bateriek deskarga sakona jasaten dutenean, prozesu kimiko ezberdinek kalte iraunkorrak eragiten dituzte bateriaren kimikaren arabera.

Berun-azido baterietan, deskarga-prozesuak berun dioxidoa eta belaki-beruna berun sulfato bihurtzen ditu azido sulfurikoaren erreakzioen bidez. Deskarga arruntean, berun sulfatoaren kristal hauek txikiak izaten jarraitzen dute eta erraz bihurtzen dira kargatzean. Hala ere, isurketa sakonak berun sulfatoaren gehiegizko metaketa eragiten du.

Sulfato-kristal hauek gogortu eta handitu egiten dira sulfatazio izeneko prozesu baten bidez. Kristalak tamaina jakin batera iristen direnean, burugogor bihurtzen dira eta kargatzean berriro material aktibo bihurtzeari uko egiten diote. Midtronics-en ikerketek erakusten dute kargapean 10,5 voltiotik behera jaisten den 12- berun-azidoko bateria deskarga sakoneko lurraldean sartzen dela, non sulfatazioa azkar bizkortzen den.

Zenbat eta denbora gehiago egon bateria bat deskargatutako egoeran, orduan eta iraunkorragoa izango da sulfatazio hori. Kasu larrietan, material aktiboaren zatiak plaketatik hausten dira plaken isurketa izeneko prozesu batean, zirkuitu laburrak eta bateriaren hutsegite osoa eraginez.

Litio-ioizko bateriek arazo desberdinak dituzte, baina berdin larriak dituzte. Beren tentsio-atalase seguruaren azpitik deskargatzen denean (normalean 2,5 V zelula bakoitzeko), anodoaren korronte-kolektoreko kobrea elektrolitoan disolbatzen hasten da.

Ondoren kargatzean, disolbatutako kobre-ioi hauek anodoan berriro metatu daitezke, bateriaren barruan hazten diren dendrita-metalezko bibote txikiak sortuz. Scientific Reports-en 2016an egindako ikerketa batek aurkitu zuen -% 12ko karga-egoeratik haratago deskarga larriak barne-zirkuitu laburrak eragiten dituela kobrea jalkitzeko mekanismo honen bidez.

Gainera, deskarga sakonak Elektrolito Solidoen Interfasea (SEI) geruza kaltetzen du, anodoaren babes-filma. Geruza honek normalean nahi ez diren erreakzio kimikoak saihesten ditu. Hondatuta dagoenean, bateriak barne-erresistentzia areagotzen du eta gaitasun murriztua du. IEEEren datuek adierazten dute deskarga sakoneko ziklo erregularretan jasaten dituzten bateriak gomendatutako mugetan mantentzen direnek baino %40 azkarrago galtzen dutela ahalmena.

Baterien kimika ezberdinek deskarga sakona definitzen duten tentsio-mozketak dituzte:

Berun-azidozko bateriak:

Guztiz kargatuta: 12,6-12,8 V (12 V-ko bateriarentzat)

%50 deskargatuta: 12,2V

Deskarga sakoneko atalasea: 10,5V

Kalte maila kritikoa: 10,5 V-tik behera

Litio -ioizko bateriak:

Guztiz kargatuta: 4,2 V zelula bakoitzeko

Funtzionamendu-tarte normala: 3.7-4.0V zelula bakoitzeko

Deskarga sakoneko atalasea: 3,0 V zelula bakoitzeko

Kalte iraunkorreko arriskua: 2,5 V-tik behera zelula bakoitzeko

LiFePO4 bateriak:

Guztiz kargatuta: 3,65 V zelula bakoitzeko

Funtzionamendu-tarte normala: 3,2-3,4 V zelula bakoitzeko

Deskarga segurua: 2,5 V zelula bakoitzeko

Kalteen atalasea: 2,0 V-tik behera zelula bakoitzeko

Bateriaren tentsioa atalase horien azpitik jaisten denean, barne-erresistentzia izugarri handitzen da. Horrek zaildu egiten du birkargatzea eta gehiegizko beroa sortzen du kargatzeko prozesuan, kalteak areagotuz.

Isurketaren sakoneraren eta ziklo-bizitzaren arteko erlazioa ondo-dokumentatua dago, baina askotan gaizki ulertzen da.

Berun-azidozko bateria batek DoD % 50era deskargatuta 800 ziklo eman ditzake jatorrizko ahalmenaren % 80ra iritsi aurretik. DoD % 80ra deskargatutako bateria horrek 350 ziklo gutxi gorabehera emango ditu. Matematikak intuiziozkoak dirudite-ez al luke deskarga sakonagoek energia gehiago eman behar bateriaren bizitzan zehar?

Errealitatea ñabarduagoa da. Deskarga sakoneko ziklo bakoitzak energia gehiago ateratzen duen bitartean, degradazio bizkortuak bizitza osorako energia-ematea murrizten du. Goiko berun-azidoaren adibiderako:

% 50 DoD: 800 ziklo × % 50=400 deskarga guztirako baliokide

% 80 DoD: 350 ziklo × % 80=280 deskarga guztirako baliokide

Deskarga-eredu txikiagoak %43 energia gehiago ematen du bateriaren bizitzan zehar.

Litio-ioizko bateriek erresilientzia hobea dute. Kalitatezko LiFePO4 bateria batek 2,000+ ziklo kudea ditzake DoD %80an, 200-300 ziklo berun-azidoak sakonera berean. Deskarga sakoneko tolerantzia handiagoak litio-teknologiak hobetsi egiten ditu maiz ziklo sakona eskatzen duten aplikazioetarako.

Deep Discharge

Azaleko deskargak bateriaren edukieraren % 10-30 bakarrik erabiltzea dakar kargatu aurretik. Planteamendu honek bateriaren osagaien estresa nabarmen murrizten du.

Baterien fabrikatzaile anitzek egindako ikerketek baieztatzen dute karga-tasa baxuetan txirrindularitza txikiak neurtzeko gutxieneko degradazioa sortzen duela. LiFePO4 bateriei buruzko ikerketa baten arabera, % 50eko karga-egoeran eta 25 graduko biltegiratze-tenperaturan, bateriak gutxi gorabehera % 80ko edukiera mantendu zuten 23,8 urtez-berme arruntak asko gaindituz.

Deskarga sakonak berehalako ahalmen erabilgarria handiagoa eskaintzen du, baina zahartzea bizkortzen du. Deskarga sakoneko zikloetan material aktiboen tentsio mekanikoak ahalmenaren desagertze-tasa handitzen du. Ibilgailu elektrikoetarako eta elektronika eramangarrietarako, deskarga baxuko ereduek epe luzeko balio hobea ematen dute -maizago kargatu arren.

Hala ere, testuinguruak garrantzia du. Eguzki-energia biltegiratzeko sistemek sarritan deskarga sakonerako gaitasuna behar dute gaueko energia erabilgarritasuna maximizatzeko eguzkia ez dagoenean. Aplikazio hauetan, bateriaren edukieraren % 80-90ean sartzeko gaitasunak ziklo-bizitza apur bat murriztea justifikatzen du.

Baterien pakete modernoek deskarga sakoneko kalteak saihesteko bereziki diseinatutako bateriak kudeatzeko sistemak (BMS) dituzte.

BMS batek etengabe kontrolatzen ditu hainbat parametro kritiko:

Tentsioaren jarraipena:BMS-k zelula indibidualen tentsioak jarraitzen ditu eta karga deskonektatzen du edozein zelula bere mozketa-tentsiora hurbiltzen denean. Litio-ioizko baterietan, normalean zelula bakoitzeko 2,5-3,0 V-tan gertatzen da. Sistemak bateria muga seguruetatik haratago deskargatzea eragozten du gailuak energia ateratzen saiatzen jarraitzen badu ere.

Uneko muga:Deskarga-korronte handiek tentsio-jaitsiera bizkortzen dute eta bero-sorkuntza areagotzen dute. BMS-k deskarga-korrontea maila seguruetara mugatzen du bateriaren tenperaturan eta karga-egoeran oinarrituta.

Tenperaturaren kudeaketa:Deskarga sakonak bero gehiago sortzen du barne-erresistentzia handitu delako. BMSak tenperatura kontrolatzen du eta isurketa murrizten edo geldiarazten du muga termikoak gainditzen badira.

Zelula orekatzea:-Zelula anitzeko paketeetan, zelulak ez dira uniformeki deskargatzen. Orekatu gabe, zelula batek deskarga sakona izan dezake beste batzuek karga mantentzen duten bitartean. BMSak zelula guztiak uniformeki deskargatzen ditu, zelula indibidualak tentsio-tarte arriskutsuak sar ez daitezen.

Kalitate batlitio-ioizko bateria kargagailuaBMSarekin batera funtzionatzen du kargatzen hasi aurretik zelula-tentsioa neurtuz. Tentsioa zelula bakoitzeko 2,5 V-tik behera jaisten bada, kargagailu modernoek "suspentsioa" edo karga karga modua ezartzen dute, korronte minimoa aplikatuz (normalean 0,05 C) tentsioa astiro-astiro igotzeko karga-maila seguruetara. Honek, deskarga sakoneko zelula bati karga-korronte osoa aplikatuz gero gertatuko liratekeen dendritak sortzea saihesten du.

Battery University-ren arabera, babes-eginbide hori ez duten kargagailuek deskargatuta dauden bateriak "erabilgarri" gisa baztertuko dituzte, nahiz eta ekipamendu egokiekin arretaz berreskuratzea posible izan daitekeen.

Berreskuratzearen arrakasta bateriak deskarga sakonean egondako denboraren eta kalte kimikoen larritasunaren araberakoa da.

Deskarga sakonetik egun gutxira harrapatzen diren berune-azidozko bateriei dagokienez, berreskuratze tasak % 70era iristen dira AGM motetan eta % 30era gainezka dauden baterien kasuan. Prozesuak pazientzia eskatzen du:

Erabili desulfatazio modua duen kargagailu adimenduna

Aplikatu korronte baxua (0,1 C edo gutxiago) 24-48 orduz

Kontrolatu tentsioaren igoera-pixkanaka handitu beharko litzateke 12,6 V-ra arte

48 orduren buruan tentsioa 12V-tik beherakoa bada, kalte iraunkorrak gertatu dira

NOCO Genius seriea bezalako kargagailu espezializatuek sulfato-kristal gogortuak apurtzeko pultsu-karga aplikatzen duten desulfatazio algoritmoak dituzte. Hala ere, bateria deskargatuta egon bada aste edo hilabetez, sulfatazioa normalean atzeraezina bihurtzen da.

Litio-ioiaren berreskurapena arriskutsuagoa da eta kontu gehiago behar du. Ez saiatu inoiz astebete baino gehiagoz zelula bakoitzeko 1,5 V-tik behera egon diren litiozko bateriak berreskuratzen-aukera seguruena da botatzea.

Duela gutxi deskargatutako litiozko baterien kasuan (2,0-2,5 V bitarteko tentsioa zelula bakoitzeko):

Aplikatu 0.05C kargatzeko korrontea tentsioa 3.0V-ra iritsi arte

Kontrolatu tenperatura etengabe-gelditu bateria berotzen bada

Tentsioa 3.0V-tik gora egonkortzen denean, aldatu kargatzeko protokolo arruntera

Egin hainbat karga/deskarga ziklo oso edukiera berreskuratzeko

LiFePO4 bateria berreskuratzeari buruzko ikerketek erakusten dute behar bezala exekutatutako berreskuratze-prozedurek ahalmen nominalaren % 70 arte berreskura dezaketela, baina errendimendua ez da inoiz bateriaren zehaztapen berrietara guztiz itzultzen.

Litioa berreskuratzeko arriskua dendrita sortzea da. Deskarga sakonetik jada hondatutako kobre edo litiozko egiturak badaude, karga-korrontea aplikatuz gero, dendrita hauek luza ditzake bereizgailua zubi eta barne-zirkuitu laburrak eragin arte. Horregatik, aditu askok tentsioa zelula bakoitzeko 2.0V-tik behera jaisten denean berreskuratzeko saiakerak ez egitea gomendatzen dute.

Bateriak deskarga sakonera nola iristen diren ulertzeak laguntzen du hori saihesten.

Karga parasitoak:Ibilgailu eta gailu modernoek energia hartzen dute "itzalduta" egon arren. Segurtasun-sistemek, erlojuek eta ordenagailuko memoria-sistemek etengabeko hustuketa sortzen dute. Bateria osasuntsu batek karga hauek jasaten ditu, baina erabilerarik gabeko denbora luzeak-batez ere eguraldi hotzean-deskarga sakona ekar dezake. Automobilgintzako zerbitzu-zentroetako datuek erakusten dute 3-4 astez erabili gabe dauden ibilgailuek deskarga sakoneko bateriak garatzen dituztela.

Alternadorearen edo kargatzeko sistemaren hutsegitea:Ibilgailu baten alternadoreak huts egiten duenean, bateriak sistema elektriko guztiak elikatu behar ditu birkargatu gabe. Gidari gehienek ez dute alternadorearen hutsegitea berehala antzematen, ibilgailua funtzionatzen jarraitzen dute bateria guztiz agortu arte. Probak erakusten du alternadorearen laguntzarik gabe ibilgailuaren sistema elektrikoa elikatzen duen autoaren bateria tipiko batek deskarga sakona egingo duela gidatzen hasi eta 30-90 minuturen buruan.

Mantentzerik gabeko biltegiratzea:Bateriak berez deskargatzen dira, nahiz eta konektatutako kargarik egon. Berun-azidozko bateriak hilero kargaren % 3-20 galtzen dute tenperaturaren arabera. Litio-ioizko bateriak motelago deskargatzen dira (% 1-5 hilero), baina hala ere aldian-aldian kargatu behar dira biltegiratzean. Mantentze-lan kargatu gabe 6-12 hilabetez gordetako bateriak deskarga sakonean erortzen dira.

Kargen arteko gehiegizko erabilera:Ibilgailu elektrikoak beren barrutitik kanpo gidatzen dituztenak, eguzki-bateria-bankuak kargak eusten dituzten denbora hodei luzeetan zehar edo etengabe erabiltzen diren elektronika eramangarriak deskarga sakoneko arrisku guztiak kargatu gabe. Arrisku nagusia erabiltzaileek bateria baxuko-abisuei jaramonik egiten ez badiete eta funtzionatzen jarraitzen dutenean gertatzen da.

Zenbait aplikaziok, bereziki, txirrindularitza sakon arrunta kudeatu dezaketen bateriak behar dituzte.

Eguzki energia biltegiratzea:-Saretik kanpoko eguzki-sistemek energia hornitu behar dute gau osoan zehar, egunean bildutako energia erabiliz. Horrek, berez, deskarga sakonerako gaitasuna eskatzen du. Kalitatezko eguzki-bateria-bankuek berun--azido sakoneko-ziklo gainezkadun bateriak erabiltzen dituzte (% 50eko DoD) edo LiFePO4 bateriak (% 80-90eko DoD). Bizitegiko eguzki-sistema tipiko batek bateriaren edukieraren % 60-80 igaro dezake gauero.

Itsas aplikazioak:Itsasontziek potentzia laguntzaile fidagarria behar dute nabigaziorako, argiztapenerako eta komunikazio ekipoetarako. Itsas-ziklo sakoneko bateriek eguneroko erabileraren eta gaueko hotelen kargaren deskarga-zikloak jasaten dituzte. AGM itsas bateriek eraikuntza zigilatuaren abantaila eskaintzen dute (itsaso zakar batean isuririk ez) %50-60 DoD aldizka manipulatzen duten bitartean.

Aisialdirako ibilgailuak:RV etxearen bateria bankuak etxetresna elektrikoak, argiak eta elektronika elikatzen ditu lehorreko energiara konektatuta ez daudenean. Itsas aplikazioak bezala, RV-ek deskarga sakonerako gai diren bateriak behar dituzte. Autokarabana modernoek gero eta gehiago hartzen dituzte litiozko bateria-bankuak bereziki deskarga sakoneko-tolerantziagatik eta ziklo-bizitza luzeagoagatik.

Ibilgailu elektrikoak:EV-ek ohiko gidatze-zikloetan bateriaren edukieraren % 20-80 deskargatzen dute. Honek deskarga nahiko sakona adierazten du abiarazte bakoitzeko % 2-5 soilik erabiltzen duten motor-abioko baterien aldean. EV bateria-paketeek litio-ioi kimikoak erabiltzen dituzte (normalean NMC edo NCA) BMS sistema sofistikatuekin deskarga-eredu hauek kudeatzeko, bizi-iraupena maximizatzen duten bitartean.

Babeskopiako energia-sistemak:Etengabeko Elikatze Hornidura (UPS) unitateek ekipamendu kritikoak babesten dituzte elektrizitatea etenetan. Bateriak guztiz kargatuta egoten dira gehienetan, baina etenaldi luzeetan beren ahalmen osoa eman behar dute. UPS komertzialen sistemak normalean balbula-erregulatutako berunezko-azido (VRLA) bateriak erabiltzen dituzte noizbehinkako deskarga sakonak berehala akatsik gabe kudeatzeko diseinatuta.

Deep Discharge

Batzuetan, baina ez beti. Berun-azidozko bateriei dagokienez, tentsioa 10,5 V-tik gorakoa izaten jarraitzen badu, sarritan berreskuratu ahal izango da 24-48 ordu baino gehiagoko karga motela erabiliz. Arrakasta-tasak nabarmen jaisten dira bateria deskargatuta egonez gero, egun batzuk baino gehiagoz. Batzuetan, zelula bakoitzeko 2,5 V-tik beherako litio-ioizko bateriak berreskura daitezke, indartze karga espezializatua erabiliz, baina dendrita sortzeko arriskua arriskutsua da hori. Kargagailu modernoek askotan tentsio-atalase batzuen azpitik dauden bateriak baztertzen dituzte segurtasun neurri gisa.

Baterien kimikaren araberakoa da guztiz. Litio-ioizko bateriek ez dute inoiz nahita deskarga sakonik behar-Nikel-kadmio teknologia zaharretik jasotako mito bat da. Berun-azidozko bateriak noizbehinkako ziklo sakonei etekina ateratzen die (3-6 hilabetean behin) estratifikazioa eta sulfatazioa saihesteko, baina ohiko deskarga sakonak bizi-iraupena murrizten du. Jardunbiderik onena deskarga sakonak ahal den guztietan saihestea da.

Ziklo sakoneko -bateriek plaka lodiagoak erabiltzen dituzte, material aktibo trinkoagoa dutenak, deskarga errepikatuak % 50 edo txikiagoan jasateko diseinatuta. Hasierako bateriek plaka meheagoak dituzte korronte handiko leherketak emateko optimizatuta, baina erraz deskargatzen badira. Eraikuntzaren desberdintasunak esan nahi du ziklo-sakoko bateriek ohiko zikloa maneiatzen duten bitartean, abiarazteek, berriz, ehunka-ampere hotz abiarazteko baina 50 deskarga sakoneko ziklo baino gutxiago eskaintzen dituzte.

Erabat. Tenperatura hotzek erabilgarri dagoen bateriaren edukiera murrizten dute-0 gradu F-ra dagoen bateria batek bere ahalmen nominalaren %50 baino ez du eman. Horrek esan nahi du bateria deskarga sakoneko tentsioa askoz lehenago iristen dela eguraldi hotzean, nahiz eta erabilera normala izan. Tenperatura beroek norberaren-deskarga-abiadurak bizkortzen dituzte, eta biltegiratutako bateriak azkarrago deskargatzen dira. Bi muturrek isurketa sakoneko arriskua areagotzen dute eta mantentze-praktika egokituak behar dituzte.

Deskarga sakonak bateriek jasaten duten baldintza kaltegarrienetako bat adierazten du. Berun -azidozko piletan-sulfazioa eta litio-ioizko zeluletan-disoluzioan gertatzen diren-sulfazioa eta kobrearen disoluzioa gertatzen diren aldaketa kimikoak gero eta itzulezinak bihurtzen dira bateriak sakon deskargatuta dauden bitartean. Batzuetan berreskuratzea posible den arren, bateriaren kudeaketa egokiaren bidez prebentzioa askoz eraginkorragoa izaten jarraitzen du.

Bateria kudeatzeko sistema modernoek babes bikaina eskaintzen dute behar bezala ezartzen direnean, tentsioa, korrontea eta tenperatura kontrolatuz, deskarga sakonak kalteak saihesteko. Ohiko ziklo sakona behar duten aplikazioetarako bateriak hautatzean, horretarako diseinatutako kimikak aukeratzeak (adibidez, LiFePO4) bateria estandarrak ziklo sakoneko -zerbitzura behartzen saiatzean, errendimendu eta iraupen hobeak emango ditu.

Bateriaren -elikadura duten ekipoen erabiltzaileentzat, erabili ondoren berehala kargatzeko-tentsioa berun-azidoaren % 50etik edo litio-ioiaren-% 20tik behera jaitsi aurretik, bateriaren iraupena izugarri luzatuko da eta deskarga sakonak berreskuratzearen konplikazioak saihestuko ditu.