Ce este un controler de încărcare? Tipuri, parametri și funcție

Controlerele sau regulatoarele de încărcare sunt echipamente care controlează tensiunea și curentul unui panou solar sau al unui generator eolian, livrate în parcul bateriei.

Controlerul de încărcare se asigură că încărcarea și descărcarea acumulatorilor se face în așa fel încât să fie întotdeauna în condițiile corecte de funcționare.

Un controler de încărcare limitează rata la care curentul electric este adăugat sau retras din bateriile electrice. Evitați suprasolicitarea și puteți proteja împotriva supratensiunii. Supraîncărcarea bateriilor poate reduce performanța sau durata de viață a bateriei și poate prezenta un risc pentru siguranță.

Care sunt caracteristicile controlerelor de încărcare?

Controlerul de încărcare poate fi furnizat sub forma unui dispozitiv separat (de exemplu, o unitate electronică într-o turbină eoliană sau într-un sistem fotovoltaic de energie solară) sau sub forma unui microcircuit pentru integrarea într-o baterie sau încărcător.

Panourile solare sunt proiectate astfel încât să poată oferi o tensiune mai mare decât tensiunea de sfârșit de încărcare a bateriilor. Acest lucru asigură faptul că panourile solare sunt întotdeauna în poziția de a încărca bateria, chiar și atunci când temperatura celulelor bateriei este ridicată și există o scădere a tensiunii generate.

De ce ar trebui monitorizată supratensiunea bateriei?

Această creștere are două dezavantaje:

Pe de o parte, se pierde o mică parte din energia maximă teoretică pe care o poate da panoul fotovoltaic (10%), care ar fi obținută dacă ar funcționa la tensiuni puțin mai mari decât cele impuse de baterie.
Pe de altă parte, când bateria atinge starea de încărcare completă, aceasta nu va atinge potențialul maxim pe care îl poate da teoretic panoul solar, iar panoul solar va continua să încerce să injecteze energie la bornele bateriei, ceea ce va produce o suprasarcină. care va deteriora bateria care o poate deteriora.

Puteți rezolva acest lucru incomod, manual: deconectați bateria atunci când este detectată o încărcare completă, dar evident că nu este cea mai fiabilă sau cea mai practică metodă.

Care este funcția controlerului de încărcare?

Controlerul de încărcare are următoarele funcții:

Curent de alimentare mai mare decât curentul de auto-descărcare (pentru a compensa auto-descărcarea, dar mai mic decât curentul maxim de încărcare pentru a evita distrugerea bateriei.
Implementarea unui algoritm eficient de descărcare/încărcare pentru un anumit tip de baterie (NiMH, Ni-Cd sau Li-Ion) cu o compoziție chimică dată a componentelor.
Compensarea diferențelor în fluxurile de energie atunci când energia este furnizată consumatorului în același timp cu încărcarea bateriei (de exemplu, încărcarea bateriei atunci când laptopul este alimentat de la rețea).
Măsurarea temperaturii (folosind un senzor de temperatură) pentru oprirea de urgență a încărcării la rece sau în timpul supraîncălzirii (pentru a evita deteriorarea bateriei).
Măsurarea presiunii (folosind un senzor de presiune) pentru oprirea de urgență a sarcinii în cazul unei scurgeri de gaz (pentru a evita explozii și scurgeri)

Oricum, nu toate controlerele implementează aceste funcții.

Complexitatea algoritmului de descărcare/încărcare depinde de costul încărcătorului. Conform algoritmului, principalele funcții pe care le îndeplinesc sunt următoarele:

Măsurarea timpului de la începutul încărcării.
Măsurarea tensiunii și curentului la intrarea bateriei.
Modificarea curentului și tensiunii de încărcare în funcție de valorile măsurate.
Repetarea ciclurilor de descărcare/încărcare (pentru a restabili capacitatea bateriei).
Încărcați bateria la 90% din capacitatea bateriei (pentru a crește durata de viață).

Strategii de control al controlerului de încărcare

Regulatorul de încărcare are misiunea de a regla curentul pe care bateria îl absoarbe astfel încât să nu fie niciodată supraîncărcat periculos. Din acest motiv, detectează și măsoară în mod constant tensiunea bateriei și starea de încărcare. Dacă acești parametri ating o anumită valoare stabilită anterior care corespunde tensiunii maxime admise, acționează în două moduri posibile:

Reducerea fluxului de curent către baterie
Trecerea doar a unei părți pentru ao menține într-o stare de încărcare completă, fără a depăși.

Acest curent minim se numește curent plutitor și apare atunci când bateria este complet încărcată și primește doar suficientă energie pentru ao menține în acea stare (care, pe perioade lungi, va compensa autodescărcarea).

Care sunt parametrii unui controler de încărcare?

Parametrii care definesc un regulator sunt:

Tensiunea maximă permisă sau tensiunea maximă de reglare: este valoarea tensiunii nominale maxime pe care regulatorul permite să o aplice bateriei.
Gama de histerezis superior: este diferența dintre tensiunea maximă de reglare și tensiunea la care regulatorul permite trecerea întregului curent produs de panourile solare. Pentru o valoare de tensiune intermediară, regulatorul trece o fracțiune din curentul produs de panourile fotovoltaice, care este mai mică cu cât tensiunea terminalelor bateriei se apropie de valoarea maximă de reglare.
Deconectați tensiunea: tensiunea la care încărcările consumatorilor sunt deconectate automat pentru a evita supra-descărcarea bateriei.
Interval inferior de histerezis: este diferența dintre tensiunea de deconectare și tensiunea la care consumurile sunt permise să se conecteze înapoi la baterie.