Chế độ sạc “cân bằng”, “tăng tốc” và “sạc nhanh” khác nhau như thế nào?
Mỗi thuật ngữ này đều mô tả cùng một chức năng của bộ sạc, đó là tạm thời nâng điện áp của pin lên trên mức điện áp duy trì. Có nhiều ứng dụng khác nhau cho điện áp sạc cao hơn, như được trình bày bên dưới:
Ý nghĩa thường được hiểu của thuật ngữ này
Cân bằng – Định kỳ “bổ sung” dung lượng pin và điều chỉnh sự chênh lệch dung lượng giữa các cell.
Boost – Có thể dùng để chỉ “cân bằng điện áp”, “sạc nhanh”, và đôi khi cả hai.
Sạc nhanh – Sạc nhanh hơn cho pin đã hết điện
Chức năng "cân bằng sạc" có tác dụng gì và tại sao nó lại cần thiết?
Tất cả các loại pin, ngay cả những loại được lắp ráp thành khối thống nhất, đều được cấu tạo từ các tế bào pin riêng lẻ mắc nối tiếp để tạo ra điện áp DC cần thiết. Giống như tất cả các sản phẩm sản xuất khác, dung lượng của mỗi tế bào trong pin đều có sự khác biệt. Khi pin cũ đi, sự khác biệt này càng tăng lên. Vì pin là một chuỗi các tế bào mà độ bền chỉ bằng mắt xích yếu nhất, nên cần có một số biện pháp để đảm bảo tất cả các tế bào duy trì dung lượng tối đa.
Một phương pháp gọi là "cân bằng điện áp" thường được sử dụng trong cả pin axit chì và pin niken cadmi. Cân bằng điện áp tạm thời nâng cao điện áp sạc của toàn bộ dãy pin lên trên điện áp "duy trì" bình thường. Điện áp sạc cao hơn cho phép tất cả các cell, kể cả những cell yếu, nhận được dòng điện từ bộ sạc nhiều hơn so với khi ở điện áp duy trì. Hậu quả của việc tăng điện áp cân bằng là tất cả các cell trong pin đều bị sạc quá mức. Điều này có thể chấp nhận được trong thời gian ngắn miễn là pin có đủ chất điện phân.
Sạc quá mức làm tăng đáng kể tốc độ điện phân nước trong dung dịch điện phân của ắc quy thành khí oxy và hydro. Vì mức dung dịch điện phân thấp sẽ gây hư hỏng vĩnh viễn cho ắc quy, nên điều quan trọng là phải hạn chế thời gian và thời lượng sạc ắc quy ở điện áp cân bằng.
“Sạc nhanh” là gì?
Giống như tất cả các chất dẫn điện khác, pin cũng bị ảnh hưởng bởi điện trở trong kim loại dẫn điện của chúng. Định luật Ohm cho biết điện trở tăng tỷ lệ thuận với dòng điện chạy qua pin (hoặc bất kỳ chất dẫn điện không hoàn hảo nào khác). Điều này có nghĩa là càng cung cấp nhiều ampe điện cho pin thì càng nhiều điện năng sẽ bị mất do sự nóng lên bên trong.
Chế độ "sạc nhanh" tạm thời tăng điện áp đầu ra của bộ sạc để bù lại điện trở trong của pin. Điều này cho phép pin tiếp tục nhận dòng điện tối đa từ bộ sạc trong thời gian dài hơn – thay vì giảm khả năng nhận điện sớm như khi sạc ở điện áp duy trì bình thường.
Điện áp sạc chính xác là bao nhiêu?
Giá trị của điện áp duy trì (float voltage) và điện áp cân bằng/tăng cường/tốc độ cao (equalize/boost/high rate voltage) được xác định bởi nhà sản xuất pin, và phụ thuộc vào thành phần hóa học và cấu tạo của pin. Việc sai lệch so với các giá trị khuyến nghị, trừ trường hợp cần thiết để điều chỉnh theo nhiệt độ, sẽ dẫn đến sạc thiếu hoặc sạc quá mức cho pin – cả hai đều sẽ làm giảm tuổi thọ và hiệu suất của pin.
Làm sao để biết khi nào bộ sạc nên hoạt động ở chế độ duy trì (float mode) hoặc chế độ cân bằng (equalize mode)?
Bất kể mục đích dự định của việc tăng điện áp bộ sạc là gì, cần phải có cách để bắt đầu và kết thúc quá trình sạc ở điện áp cao hơn điện áp duy trì.
Các phương pháp kiểm soát phổ biến nhất được trình bày bên dưới.
Phương pháp điều khiển: Công tắc thủ công
• Ưu điểm: Đơn giản, giá rẻ
• Nhược điểm: Nguy cơ cao quên mất thiết bị đang hoạt động ở điện áp sạc cao.
· Nhận xét: Không khuyến nghị
Phương pháp điều khiển: Bộ hẹn giờ được khởi động thủ công
• Ưu điểm: Đơn giản và tự động ngắt sạc
• Nhược điểm: Cần sự can thiệp của người dùng
• Nhận xét: Không có cách nào để biết khi nào pin sẽ được lợi từ việc sạc ở điện áp cao. Không có cách nào để biết thời gian cài đặt phù hợp là bao nhiêu.
Phương thức điều khiển: Bộ hẹn giờ tự động khởi động
• Ưu điểm: Phù hợp với các địa điểm xa xôi nơi người dùng không thường xuyên truy cập.
• Nhược điểm: Thời gian phải được lập trình trước.
• Nhận xét: Không thể dự đoán chính xác thời gian đã được lập trình sẵn vì độ sâu xả nước có thể thay đổi.
Phương thức điều khiển: Khởi động tự động khi hết pin
• Ưu điểm: Việc ngắt điện áp sạc cao dựa trên nhu cầu của pin, chứ không phải dựa trên chương trình.
• Nhược điểm: Dòng điện liên tục cao có thể khiến hệ thống duy trì điện áp cao quá lâu.
Khi nào cần đến chức năng bù nhiệt độ pin? Chức năng này quan trọng đến mức nào?
Ai cũng biết rằng tất cả các loại ắc quy lưu trữ – ắc quy chì-axit có lỗ thông hơi hoặc VRLA hay ắc quy niken-cadmi – đều yêu cầu điện áp sạc khác nhau ở các nhiệt độ khác nhau. Khi trời lạnh, ắc quy cần điện áp sạc cao hơn bình thường để đạt hiệu suất tối đa. Khi trời ấm, điện áp sạc phải được giảm xuống để tránh sạc quá mức và dẫn đến mất chất điện giải.
Khi pin được đặt trong môi trường được kiểm soát tốt, việc bù nhiệt độ ít mang lại giá trị. Ngược lại, việc bù nhiệt độ là hoàn toàn cần thiết khi pin được đặt trong các tủ ngoài trời hoặc các khu vực khác chịu ảnh hưởng của nhiệt độ khắc nghiệt. Những điều này minh họa giá trị của việc bù nhiệt độ:
• Khi một cục pin ở nhiệt độ 90 độ F được sạc ở điện áp phù hợp với nhiệt độ 50 độ F, nó sẽ bị khô cạn trong vòng ba tháng.
• Khi sạc pin ở nhiệt độ 20 độ F với điện áp phù hợp với nhiệt độ 50 độ F, pin sẽ không sạc được – và do đó không đạt được hiệu suất như thông số kỹ thuật.
Việc sử dụng bộ sạc có chức năng bù nhiệt tự động có thể ngăn ngừa cả hai vấn đề này.
Tôi đang cân nhắc việc tắt tính năng bù nhiệt độ vì bộ sạc và pin không nằm cùng một vị trí, và tôi lo ngại về việc sạc quá mức cho pin.
Chỉ nên tắt chức năng bù nhiệt độ nếu có thể đảm bảo pin luôn ở nhiệt độ phòng (25°C, hoặc 77°F).
Cảm biến nhiệt độ từ xa (RTS) là phương pháp chính xác để cung cấp khả năng sạc bù nhiệt độ khi pin và bộ sạc ở các môi trường khác nhau. Phương pháp này luôn được ưu tiên hơn so với cả sạc không bù nhiệt độ và sạc bù nhiệt độ cục bộ. Việc sử dụng cảm biến gắn trực tiếp vào pin loại bỏ tất cả các biến số về nhiệt độ của bộ sạc và nhiệt độ phòng khác nhau. Không có nhược điểm nào khi sử dụng RTS. So với việc tắt hoặc sử dụng bù nhiệt độ trong bộ sạc, RTS chắc chắn sẽ tăng hiệu suất pin lên mức tối đa. Bất kể điều kiện nào, RTS đều đảm bảo bộ sạc cung cấp chính xác điện áp cần thiết cho pin.
EVEREXCEED đã đưa ra tùy chọn vô hiệu hóa chức năng bù nhiệt độ chủ yếu để kiểm tra sự hài lòng của khách hàng – nhằm chứng minh rằng cài đặt điện áp phù hợp với điện áp đầu ra thực tế. Điều này có thể khó xác định trong bộ sạc có chức năng bù nhiệt độ.
EVEREXCEED đã thiết kế hệ thống RTS của mình sao cho nếu cảm biến từ xa bị hỏng hoặc bị ngắt kết nối, bộ sạc sẽ chuyển sang chế độ hoạt động không bù trừ. Sự thay đổi này được hiển thị trên bảng điều khiển phía trước của bộ sạc.
Tại sao pin niken cadmi cần được sạc "tăng cường"?
Pin niken cadmi có độ tin cậy cao nhất trong tất cả các loại pin, và có khả năng chống chịu các tác động cơ học và môi trường tốt hơn so với pin axit chì. Tuy nhiên, chúng cần phương pháp sạc đặc biệt để đạt hiệu suất tối đa.
Nếu ắc quy niken cadmi chỉ được sạc ở chế độ sạc duy trì (float rate), nó thường chỉ cung cấp khoảng 70% công suất định mức. Đây là vấn đề nghiêm trọng hơn đối với các ứng dụng cần sạc nhanh, chẳng hạn như khởi động động cơ, nơi ngay cả sự giảm công suất nhỏ cũng ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất.
Cách hiệu quả nhất để đảm bảo pin niken-cadmi có thể hoạt động hết công suất là sạc định kỳ ở điện áp cao hơn. Quá trình này có thể được thực hiện thủ công hoặc tự động, tùy thuộc vào bộ sạc. Chế độ cân bằng tự động dễ sử dụng hơn và giảm nguy cơ quên chuyển về điện áp duy trì.
