Ackumulatorladdning

 

Den ideala laddnings kurvan - trestegsladdningUPP  ↵

Oavsett vilken typ av laddare som man använder, om det t.ex. är med en generator, solpanel eller landladdare, så ska laddningen genomföras på ett kontrollerat sätt. Vi ska här beskriva en metod som många batteritillverkare rekommenderar, den kallas ibland för den "ideala laddnings kurvan", även IEIE-metoden. Metoden är uppdelad i tre steg:

• Steg 1: Bulkladdning
• Steg 2: Acceptansladdning
• Steg 3: Underhållsladdning

Till dessa tre laddningssteg kan man också foga ytterligare två moment: skyddsladdning och utjämningsladdning. Summerat blir det fem steg. För den här typen av laddning som innehåller många steg är det rekommenderat att man använder en flerstegsregulator och då helst en som går att ha till olika typer av strömkällor.

 

SkyddsladdningUPP  ↵

Med termen skyddsladdning menas ett särskilt laddningsläge då man anpassar laddströmmen för att skydda själva laddaren. Om det batteri som skall laddas har en spänning under 10,5 V finns det risk att laddaren blir överhettad om man har på full laddström. Därför måste laddströmmen begränsas, och denna åtgärd har fått benämningen skyddsladdning.

 

Steg 1: BulkladdningUPP  ↵

Detta steg görs på ett urladdat batteri, men som har en spänning över 10,5 V. Om batteriet är friskt kan det ta emot en stor mängd laddning, varför detta moment brukar kallas för bulkladdning. Laddströmmen måste dock vara kontrollerad. Ska man bulkladda ett vått blybatteri ska strömmen vara max 25 % av batteriets kapacitet, d.v.s. 0,25 · C. T.ex. laddströmmen till ett batteri med en kapacitet på 200 Ah kan vara max 0,25 · 200 = 50 A. Man laddar med konstant ström tills att spänningen är ca 14,4 V.

Har man istället ett GEL eller AGM batteri kan man ladda med en ström på upp till 40 % av batteriets kapacitet tills att spänningen är ungefär 14,1 V. Ett batteri med en kapacitet på 200 Ah kan då laddas med en ström på upp till 80 A.

Bulkladdningen ger ca 75 % av batteriets kapacitet.

 

Steg 2: AcceptansladdningUPP  ↵

I steg 2, som kallas för acceptansladdning, hålls batterispänningen på 14,4 V (14,1 V för GEL eller AGM batterier) samtidigt som strömmen sakta avtar. När laddströmmen har avtagit nästan helt och batteriet inte tar emot mer än ca 2 % av kapaciteten kan man betrakta batteriet som fulladdat. Det är mot slutet av denna fas som gasutvecklingen är som kraftigast. Under acceptansladdningen tillförs nästan 20 % av batteriets kapacitet.

 

UtjämningsladdningUPP  ↵

Utjämningsladdning är en laddningsprocedur som endast ska göras på våta blyackumulatorer. För den här typen av batterier är detta en viktig fas, men som ofta glöms bort. Enligt vad namnet antyder, innebär utjämningsladdning att man jämnar ut spänningsskillnader mellan battericellerna. Det går till så att efter acceptansladdningen fortsättar man att ladda upp batteriet med en ström motsvarande 4 % av batterikapaciteten tills det att spänningen slutar stiga (oftast omkring 15,5 - 16,2 V). Detta rör om i cellerna och jämnar ut skillnader mellan dem. Utjämningsladding ska göras omkring varannan månad. Eftersom spänningen blir hög så bör all elektrisk utrustning kopplas bort. Enklast och effektivast är alltså att göra detta manuellt. Vissa intelligenta laddar kör en liten utjämning då och då. I samband med en utjämningsladdning kokar det bort en del vatten och efteråt kan man behöva fylla på med batterivatten så att elektroderna är ordentligt täckta.

 

Steg 3: UnderhållsladdningUPP  ↵

Underhållsladdning görs för att motverka batteriets självurladdning, och man kan säga att den här fasen egentligen inte är någon laddningsfas. Efter utjämningsfasen och när batterierna inte tar emot mer än 2 % - 4 % av sin kapacitet, ska man låta spänningen falla till 13,3 V (för GEL och AGM batterier gäller 13,7 V). Laddningen hålls sedan på den nivån för att underhålla batteriet, utan att förlora elektrolyt från cellerna.

 

Olika laddningstider, exempelUPP  ↵

Hur lång tid det tar att ladda upp ett batteri varierar. Olika faktorer påverkar laddtiden, som t.ex. storleken på batteriets laddkapacitet eller vilken strömkälla man använder. Vi ska här redovisa fem exempel, med skiftande batterikapacitet, strömkälla och mängd laddning som har förbrukats.

Batteri- kapacitet	Förbrukad laddning	Strömkälla
200 Ah	70 Ah	35 A
200 Ah	70 Ah	70 A
400 Ah	70 Ah	35 A
400 Ah	70 Ah	70 A
400 Ah	140 Ah	35 A

Vid laddning är det vissa saker att ta hänsyn till:

• Mängden laddning som man ska återföra till batteriet kommer att motsvara 115 % av det man har tagit ut.
• Laddströmmen ska ej vara större än 25 % av batteriets kapacitet.
• Spänningen måste ligga under 14,4 V.

Benämningar som används i följande exempel:

Imax batteri	= 0,25·C. Den maximala ström som batteribanken kan ta emot är lika med 25 % av batteriets kapacitet.
Imax strömkälla	Motsvarar den maximala ström som strömkällan kan ge.
Umax	Spänningen begränsas för att undvika att batteriet kokar.

 

När är ackumulatorn fulladdad?UPP  ↵

Om man ska fulladda ett batteri tar det lång tid, och kanske hinner man inte alltid att ladda batteriet till 100 %. De sista 15 procentdelarna kan ta onödigt lång tid. Genom att endast ladda till 85 % av batterikapaciteten kan man sammantaget spara ungefär en timmes laddtid. Så hur avgör man när batteriladdningen kommit upp till 85 % och man kan sluta att ladda?

Här beskriver vi fyra olika sätt att mäta batteriets laddningsmängd för att bedöma när laddningen kan avslutas:

1. Med en spänningsmätare. Tänk på att innan mätningen görs behöver batteriet vila från laddning och urladdning under flera timmar.
2. Man kan använda en hydrometer för att mäta densiteten hos batteriets elektrolyt. Kan vara problem med noggrannheten. Det är heller ingen metod som går att tillämpa på GEL och AGM batterier.
3. Genom att använda en amperetimmätare. Den här metoden förutsätter att man kalibrerar mätaren med jämna mellanrum, t.ex. efter en utjämningsladdning när batteriet är fulladdat.
4. Hålla koll på laddströmmen och avsluta laddningen när laddströmmen till batterierna har nått en viss nivå.
   
   Då uppstår frågan: till vilken nivå ska strömmen då nå? Hur stor ska strömmen vara, när laddningsmängden har kommit upp till 85 % av batterikapaciteten och man kan avbryta laddningen?
   Frågan kan besvaras genom att se till ett exempel. Antag att man har förbrukat 70 Ah av laddningskapaciteten hos ett blybatteri som totalt kan rymma 200 Ah. Genast när laddningen startats kommer laddströmmen att stiga till den nivå som strömkällan kan ge. Strömmen måste dock begränsas till max 25 % av batterikapaciteten, och i detta exempel blir laddströmmen max 50 A. Strömbegränsningen brukar vanligtvis hanteras av en laddregulator. Regulatorn håller strömmen konstant samtidigt som spänningen i systemet börjar att stiga. När spänningen har nått 14,4 V är bulkladdningen klar och nu börjar strömmen att falla. Den egentliga frågan blir då: Hur lite ström ska man accepetera?
   
   • Man kan välja att avsluta laddningen redan när spänningen har stigit till 14,4 V och hoppa över acceptansladdningen, men batterierna kommer då att vara konstant underladdade.
   
   
   • Om man låter laddströmmen avta tills den utgör endast 2 % av batterikapaciteten, motsvarande 4 A i detta fall, kommer batteriet att bli fulladdat. Det tar dock lång tid.
   
   
   • Om man istället låter laddströmmen falla till 20 % av batterikapaciteten, vilket för ett 200 Ah batteri är 40 A, då undviker man den fas när gasningen är som störst och behovet av att fylla på vatten minskar. Med en utjämningsladdning en gång per månad erhålls fulladdade batterier och risken att de åldras permanent förhindras.
   
   
   • I det fall då man har en strömkälla om endast 35 A kommer ju laddströmmen aldrig att vara ens 40 A, då kan man nöja sig med endast bulkladdning och avbryta laddningen när spänningen kommit till 14,4 V.