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Batterie - ciclo di carica IOUO

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Bob Plissken
Bob Plissken
20/11/2013 797
Inserito il 21/05/2016 alle: 08:10:48
Premetto che questo è un post molto tecnico.

Molti avranno sentito parlare di caricabatterie a fasi, che suona molto fico, e si saranno chiesti se è vero quanto scrive il produttore.
Bene, me lo sono chiesto anch'io, con la sola differenza che ho voluto usare le mie manine per trovare una risposta univoca.

Per questo ed altri motivi, che sono lo studiare e il tenere sotto controllo le BS, mi sono costruito uno strumento (

https://forum.camperonline.it

#3855697

) che misura tensione e corrente con una discreta precisione, munito anche di RTC (cioè un "orologio")  e scheda di memoria SD per registrare tensione, corrente ed energia nel tempo.

Ieri ho fatto uno scarico dei dati e ho ricostruito una fase di carica, da 12,38V a carica piena.
Devo specificare che su SD vengono registrate solo le variazioni in corrente e tensione, quindi punti distanti=non sono cambiate tensione e corrente 


E direi che il produttore del mio C/B (WAECO) non ha mentito! laugh

Considerazioni:
La capacità del C/B è di 45A, ma è limitato da un tasto a circa 15A - e infatti ne eroga 16 per lungo tempo, circa 3 ore
Le batterie sono 2 da 100Ah (FIAMM FGL100) in parallelo secco

Il ciclo vero e proprio:
- inizia portando la tensione a 13,5V (leggo13,48V)  in un tempo di circa 4 minuti;
- la corrente erogata, nello stesso tempo si stabilizza attorno a 16A mentre la tensione cresce (fase "I")
- la tensione raggiunge circa 14,7V e poi sale più lentamente, mentre la corrente diminuisce abbastanza in fretta (fase UO - fin qua è stato erogato il 50% circa dell'energia da 12,38V)
- la tensione raggiunge lentamente 14,8V e, quando la corrente scende a 5A, il mio C/B "stacca" e riprende a 13,7V e circa 3A entrando in carica lenta (fase U) e poi mantenimento (sotto i 0,7A per quello che mi riguarda) 
- Considerando come (quasi) carica la batteria con assorbimento inferiore a 0,9A, ci sono volute circa 14ore per caricare le batterie partendo da 12,38V a vuoto (-0,25A circa a batteria) .

La fase finale che precede il mantenimento porta ancora in dote oltre 15Ah, come si può verificare dalla scala di destra (Ah introdotti, ma attenzione che quello sotto è un tempo più lungo)


Per adesso sono soddisfatto, quello che mi manca è di capire e definire numericamente un fenomeno piuttosto semplice: se parto con le batterie cariche (e posso stabilire con buona approssimazione quando lo sono) e consumo diciamo 72Ah (normalizzati a 12V), quando reintroduco i miei 72 Ah, a che punto di carica sono? Oppure, domanda analoga: quanti Ah ci vogliono per riavere le batterie cariche? (R: più di 72)

Sono a disposizione  per ogni domanda e/o curiosità...

 

Roberto
Laika Kreos 3002 (35C17-2005)
17
feynman
feynman
28/09/2008 1324
Inserito il 21/05/2016 alle: 11:12:54
Hai fatto un bel lavoro ma non si capisce le domanda.
Ti do un paio di indizi:
Se registri scarichi per 72Ah probabilmente hai scaricato più di 72Ah per via via della legge di Peukert mentre il fattore di ricarica sarà circa lo 90% ma dipende dalla temperatura, dalla corrente di carica e dallo stato di "vecchiaia" della batteria.
Buon divertimentolaugh
12
Bob Plissken
Bob Plissken
20/11/2013 797
Inserito il 21/05/2016 alle: 14:42:52
Non è una domanda, quanto uno spunto di ragionamento per aumentare la mia (scarsa) conoscenza in materia.

Ho escluso nel tempo la legge di Peukert perché, a mio ignorante avviso, prevede troppe approssimazioni sull'esponenziale e quindi con un errore di zero virgola (voluto o accidentale) i risultati cambiano parecchio.

In compenso, ho fatto un ragionamento che parte da una base: posto che l'energia si misura in Joule (cioè watt * secondo) con l'unità derivata che è il Watt-ora (Wh, pari a 3600 J, cioè il numero di secondi in un'ora) c'è l'altra unità "convenzionale" che è l'Ampere*ora.
Ma supponiamo di avere un carico da 10A per 1 ora: partendo dai 10Ah teorici, con batterie cariche (12,8V) avremo 12,8V*10A*3600s=  460.800J mentre a 12,4V l'energia scenderà a 446.400J

Come affrontare l'empasse? Studiando la definizione di Ah, ho letto che viene riferita alla tensione nominale dell'accumulatore, quindi a 12V.
Ed è proprio a 12V che io calcolo man mano l'energia, dividendo la potenza istantanea per 12, per cui nell'esempio di cui sopra io calcolo (12,8V*10A /12V) = 10,66 Ampere a 12V e riportandoli per un'ora diventano appunto 10,66Ah  (in realtà io poi calcolo 10,66/(tempo in secondi tra campioni successivi, circa uno ma può variare)* 3600=0,00296eccetera Ah in quel secondo, ottenendo dei parziali che sommo via via)

Con questo calcolo ottengo risultati più che credibili in fase di scarica, mentre sono meno convinto nella ricarica... credo che il correttivo da applicare sia inferiore a 0,9 ma piuttosto 0,7 o giù di lì... anche se così mi chiedo dove va a finire a non poca energia di differenza rispetto a quella accumulata nelle batterie.

E'invece vero che non ho considerato la temperatura ambiente e batterie - fino ad ora (grazie per l'idea!) wink

Il problema vero è che non ho ancora abbastanza dati per capire adeguatamente il fenomeno e poterlo poi descrivere formalmente, ma è solo questione di tempo...
 
Roberto
Laika Kreos 3002 (35C17-2005)
17
feynman
feynman
28/09/2008 1324
Inserito il 21/05/2016 alle: 20:17:06
In risposta al messaggio di Bob Plissken del 21/05/2016 alle 14:42:52

Non è una domanda, quanto uno spunto di ragionamento per aumentare la mia (scarsa) conoscenza in materia. Ho escluso nel tempo la legge di Peukert perché, a mio ignorante avviso, prevede troppe approssimazioni sull'esponenziale
e quindi con un errore di zero virgola (voluto o accidentale) i risultati cambiano parecchio. In compenso, ho fatto un ragionamento che parte da una base: posto che l'energia si misura in Joule (cioè watt * secondo) con l'unità derivata che è il Watt-ora (Wh, pari a 3600 J, cioè il numero di secondi in un'ora) c'è l'altra unità convenzionale che è l'Ampere*ora. Ma supponiamo di avere un carico da 10A per 1 ora: partendo dai 10Ah teorici, con batterie cariche (12,8V) avremo 12,8V*10A*3600s=  460.800J mentre a 12,4V l'energia scenderà a 446.400J Come affrontare l'empasse? Studiando la definizione di Ah, ho letto che viene riferita alla tensione nominale dell'accumulatore, quindi a 12V. Ed è proprio a 12V che io calcolo man mano l'energia, dividendo la potenza istantanea per 12, per cui nell'esempio di cui sopra io calcolo (12,8V*10A /12V) = 10,66 Ampere a 12V e riportandoli per un'ora diventano appunto 10,66Ah  (in realtà io poi calcolo 10,66/(tempo in secondi tra campioni successivi, circa uno ma può variare)* 3600=0,00296eccetera Ah in quel secondo, ottenendo dei parziali che sommo via via) Con questo calcolo ottengo risultati più che credibili in fase di scarica, mentre sono meno convinto nella ricarica... credo che il correttivo da applicare sia inferiore a 0,9 ma piuttosto 0,7 o giù di lì... anche se così mi chiedo dove va a finire a non poca energia di differenza rispetto a quella accumulata nelle batterie. E'invece vero che non ho considerato la temperatura ambiente e batterie - fino ad ora (grazie per l'idea!)  Il problema vero è che non ho ancora abbastanza dati per capire adeguatamente il fenomeno e poterlo poi descrivere formalmente, ma è solo questione di tempo...   Roberto Laika Kreos 3002 (35C17-2005)
...

Non devi cercare il bilancio energetivo perchè dovresti tenere conto dell'energia dispersa per effetto Joule e per elettroliosi, Gli Ah non sono niente altro che la carica elettrica espressa non nel sistema metrico internazionale. Durante la scarica la carica elettrica prelevata (gli Ah) è solo la corrente (A) per il tempo (ore: h) ma la carica residua della batteria non è carica iniziale meno gli  Ah prelevati, devi usar la legge di Peukert. La batteria si comporta come un serbatorio d'acqua dove però se prelevi l'acqua troppo velocemente si contorce diminuendo il suo volume.
Durante la carica invece la batteria si scalda è una parte della corrente non verrà usata per ricaricare la batteria ma per scaldarla.
12
Bob Plissken
Bob Plissken
20/11/2013 797
Inserito il 26/05/2016 alle: 22:33:49
Caro fenyman, se ti hanno fischiato le orecchie è perché mi hai "costretto" ad approfondire la legge di Peukert... :-) Grazie ai dati di targa del fabbricante delle batterie mi sono ricavato il mio indice "n" che varia, in base alla corrente di scarica, tra 1,109 e 1,175 Ora sarei in grado di proiettare il tempo di scarica istantaneo, ossia di stimare la durata residua nell'ipotesi di un consumo analogo a quello del momento, oppure su un consumo medio (calcolato magari in media mobile) delle ultime tot ore... ma non lo farò, perché alla fine è un dato che serve a poco ma che mi metterebbe ansia! :-) Che poi mi viene da ridere, perché io senza corrente non ci resterò mai (a meno che Terna non mi sequestri il mezzo!) fra pannello solare (di prossimo montaggio), C/B di buon livello a 220V come in marcia, Efoy in stand-by che si avvia a 12,3V e Tec29 all'emergenza. Manca l'eolico e un generatore a pedali, poi sono a posto! :-) Sto però valutando di usare Peukert per aumentare la confidenza nella stima dell'autonomia residua in Ah delle batterie... ma ho messo in coda l'attività, ci penserò dopo aver finito gli esperimenti sui regolatori di giri per motori DC (ventole con velocità variabile in funzione della temperatura) e soprattutto quelli sulla comunicazione seriale RS485, in modo da far comunicare più sensori con un unica centrale - o comunque realizzare uno schema gerarchico di sensori/attuatori/display.
Roberto
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