การพิจารณาคุณสมบัติของแบตเตอรี่

Creative Electronics Education


batt2

http://www.csb-battery.com/upfiles/dow01404181963.pdf

            ในการชาร์จแบตเตอรี่นั้นสิ่งหนึ่งที่สำคัญ คือการพิจารณาคุณสมบัติของตัวแบตเตอรี่ต่างๆ ซึ่งจะช่วยให้เราสามารถสามารถใช้งานแบตเตอรี่ได้อย่างถูกต้องเหมาะสม  ช่วยให้อายุการใช้งานนานขึ้น ได้ประสิทธิภาพในการใช้งานเต็มที่ ตามที่บริษัทผลิตได้ชี้แจงให้เราตามเอกสารควบคู่ของคุณสมบัติตัวแบตเตอรี่นั้น ในการอธิบายเนื้อหาเรื่องนี้ขอยกตัวอย่างของแบตเตอรี่ CSB (GP 12200 12V 20Ah) เพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิง
  • Cells Per Unit  6  หมายถึง  ภายในแบตเตอรี่จะมีเซลล์ทั้งหมดประกอบกันจำนวน 6 เซลล์
  • Voltage Per Unit 12V  หมายถึง  ค่าแรงดันของแบตเตอรี่ตัวนี้เท่ากับ 12 โวลต์
  • Capacity 20 Ah @ 20hr-rate to 1.75V per cell @25°C (77°F) หมายถึง  ค่าความจุของแบตเตอรี่ตัวนี้เท่ากับ 20A ใช้ได้ 1 ชั่วโมง ใช้ได้จนถึงแรงดัน 1.75V ต่อเซลล์ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียล
  • Weight Approx. 6.4 kg(14.11 lbs) หมายถึง น้ำหนักของตัวแบตเตอรี่โดยประมาณ 6.4 กิโลกรัม
  • Maximum Discharge Current 230A(5sec) หมายถึง ความสามารถสูงสุดในการจ่ายกระแสถึง 230A ได้ในระยะเวลา 5 วินาที
  • Internal Resistance Approx. 13 mΩ  หมายถึง ค่าความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ในกรณีที่ไม่มีประจุซึ่งมีค่าประมาณ 13 มิลลิโอห์ม
  • Operating Temperature Range  หมายถึง ช่วงของอุณหภูมิการใช้งานแบตเตอรี่ในการใช้งานต่างๆ คือ การคายประจุ (Discharge) -15°C~50°C ( 5°F~122°F), การชาร์จ (Charge) -15°C~40°C ( 5°F~104°F) และการจัดเก็บตัวแบตเตอรี่ (Storage) -15°C~40°C ( 5°F~104°F)
  • Nominal Operating Temperature Range   25°C±3°C (77°F±5°F) หมายถึง ช่วงของอุณหภูมิแวดล้อมใช้งานของตัวแบตเตอรี่ปกติ 25°C±3°C
  • Float Charging Voltage  13.5 to 13.8 VDC/unit Average at25°C (77°F) หมายถึง ค่าแรงดันการชาร์จค้างไว้สำหรับแบตเตอรี่ประมาณ 13.5 ถึง 13.8 โวลต์
  • Recommended Maximum Charging Current Limit  6 A  หมายถึง กระแสสูงสุดในการชาร์จแนะนำไม่เกิน 6 แอมป์
  • Equalization and Cycle Service  14.4 to 15.0 VDC/unit Average at25°C (77°F) หมายถึง ค่าแรงดันในการชาร์จแบตเตอรี่ระยะช่วง Equalization และ Cycle Service เท่ากับ 14.4V และ 15.0V ตามลำดับ
  • Self Discharge  หมายถึง การคายประจุของตัวแบตเตอรี่เอง แต่เราสามารถเก็บแบตเตอรี่นี้ไว้ได้ประมาณ 6 เดือน ที่อุณหภูมิ 25°C±3°C  และแนะนำให้เราชาร์จแบตเตอรี่อีกครั้งก่อนนำไปใช้งาน แต่ในกรณีที่เรานำแบตเตอรี่ไปเก็บไว้ในที่อุณหภูมิสูงกว่า 25°C ก็จะทำให้ระยะเวลาการคายประจุเร็วเพิ่มขึ้น
  • Terminal   I1-Thread lead alloy recessed terminal to accept M5 bolt หมายถึง ขั้วต่อของตัวแบตเตอรี่สำหรับจ่ายกรพแสจะเป็นแบบใช้น๊อตขนาด 5 มิลลิเมตร
  • Container Material   ABS(UL 94-HB) & Flammability resistance of(UL 94-V0) can be available upon request หมายถึง วัสดุในการใช้ทำตัวแบตเตอรี่ภายนอกจะเป็นชนิด ABS(UL 94-HB) และความทนทาน (UL 94-V0)

batt1

            ในตารางข้างบนนี้จะแสดงค่าแรงดันของแบตเตอรี่เทียบกับสัดส่วนกระแสที่คายประจุออก เพื่อหยุดการจ่ายประจุนั้นเอง จากตารางนั้นเราจะดูข้อมูลดังนี้คือในกรณีที่เราให้แบตเตอรี่จ่ายกระแส 10.9 แอมป์  จะสามารถจ่ายได้เป็นเวลา 90 นาที  นั้นหมายความว่า ค่าแรงดันสุดท้ายที่เราควรตัดการจ่ายกระแสของแบตเตอรี่คือ 1.67-1.70 โวลต์ต่อเซลล์ หรือเท่ากับ 10.02-10.2 โวลต์นั้นเอง ซึ่งตัดการจ่ายกระแสนี้จะช่วยให้แบตเตอรี่ยังพอมีประจุอยู่บ้าง และสามารถนำกลับมาชาร์จซ้ำได้โดยไม่ต้องกระตุ้นการทำงานอีก

batt2

               ในรูปถัดมาจะเป็นกรอบรูปหัวข้อ Trickle (or Float) Service Lift จะบอกถึงอายุการใช้งานของตัวแบตเตอรี่เมื่อเรานำไปใช้ที่อุณหภูมิต่างๆ โดยแบตเตอรี่อยู่ในลักษณะการชาร์จแบบ Trickle หรือ Float Charge อยู่  ซึ่งเราจะเห็นว่าถ้าอุณหภูมิในช่วง 20-25 องศาเซลเซียลนั้นอายุของแบเตอรี่จะยาวนานถึงประมาณ 5 ปี  แต่ในทางกลับกันอุณหภูมิในช่วง 50 องศาเซลเซียล อายุของแบตเตอรี่จะลดลงเหลือน้อยกว่า 1 ปี  และต่อมาในกรอบรูปหัวข้อ Capacity Retention Characteristic  จะอธิบายถึงปริมาณความจุของตัวแบตเตอรี่เทียบกับระยะเวลาการจัดเก็บไว้ รวมทั้งอุณหภูมิที่เกิดขึ้นกับตัวแบตเตอรี่ ตัวอย่างที่เส้นอุณหภูมิ 25 เซลเซียล (เส้นสีชมพูที่ 2) ถ้าเราเก็บไว้นาน 6 เดือน  ความจุของตัวแบตเตอรี่จะยังคงอยู่ประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์

batt3
             รูปถัดมาในส่วนของรูปหัวข้อ Battery Voltage and Charge Time for Stanby Use จะเป็นลักษณะของแรงดันที่เกิดขึ้นจากการชาร์จในแต่ละเวลา โดยเป็นการชาร์จในลักษณะของการสแตนบาย การดูกราฟนั้นให้เราเริ่มจากแกนนอนก่อน  ซึ่งเป็นส่วนของระยะเวลา  ซึ่งเราจะเห็นว่าในช่วง 0-8 ชั่วโมงนั้น (ดูเส้นสีเขียว) ขนาดของแรงดันแบตเตอรี่ (Battery Voltage)  จะค่อยเพิ่มขึ้นและจะคงที่ 2.275 โวลต์ต่อเซลล์ หรือประมาณ 13.65 โวลต์  ในช่วงเวลาเดียวกันกระแสชาร์จ (Charge Current) จะถูกควบคุมให้คงที่เท่ากับ 0.1 เท่าของกระแสความจุแบตเตอรี่ จากนั้นปริมาณกระแสก็จะลดปริมาณลง สุดท้ายจะเป็นปริมาณความจุของตัวแบตเตอรี่ที่เกิดขึ้น (Charge Quantity) โดยถ้าเราพิจารณาที่ 8 ชั่วโมงจะเห็นว่าแบตเตอรี่จะมีปริมาณความจุถึง 80 เปอร์เซ็นต์ และจะมีความจุที่ 100 เปอร์เซ็นต์เมื่อเวลาผ่านไปที่ประมาณ 20 ชั่วโมง ในส่วนของรูป CycleService Life จะบ่งบอกถึงอายุการใช้งานของตัวแบตเตอรี่เทียบกับอัตราการคายประจุออก คือ ในกรณีที่เราคายประจุของตัวแบตเตอรี่เท่ากับ 100 เปอร์เซ็นต์ของกระแสที่ระบุบนตัวแบตเตอรี่ก็จะทำให้เราสามารถใช้งาน 200-300 ครั้ง  แต่ถ้าเราคายประจุของตัวแบตเตอรี่ลดลงไปที่ 30 เปอร์เซ็นต์ก็จะใช้งานได้ถึงประมาณ 1200 ครั้ง

batt4
             รูปถัดมาในส่วนของรูปหัวข้อ Battery Voltage and Charge Time for Cycle Use จะเป็นลักษณะของแรงดันที่เกิดขึ้นจากการชาร์จในแต่ละเวลาลักษณะการดูกราฟจะคล้ายกันกับ Battery Voltage and Charge Time for Stanby Use แต่ในส่วนที่แตกต่างอยู่ที่ ขนาดของแรงดันแบตเตอรี่ (Battery Voltage)  จะค่อยเพิ่มขึ้นและจะคงที่ 2.45 โวลต์ต่อเซลล์หรือประมาณ 14.70 โวลต์  และกระแสชาร์จ (Charge Current) เท่ากับ 0.1 เท่าของความจุแบตเตอรี่เช่นเดิม และในส่วนของรูป Terminal Voltage (V) and Discharge Time จะบอกถึงปริมาณของการจ่ายกระแสของแบตเตอรี่เทียบกับระยะเวลาและแรงดันที่จะเกิดขึ้น คือให้เราพิจารณาที่เส้นสีเขียวตำแหน่ง 1C (เส้นใกล้ 30 นาที) หมายความว่า ถ้าเราให้แบตเตอรี่จ่ายกระแสเท่ากับ 1 เท่าของกระแสที่ระบุตัวแบตเตอรี่ (20Ah) แล้ว  เราสามารถจ่ายกระแสได้ประมาณ 30 นาที และเมื่อเราจ่ายกระแสต่อไปก็จะทำให้แรงดันลดลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งปริมาณการจ่ายกระแสที่ค่าต่างๆ เราสามารถประมาณการณ์ระยะเวลาได้ง่ายยิ่งขึ้น ในส่วนของเส้นกราฟสีชมพูจะระบุให้ทราบว่าในกรณีที่เราให้แบตเตอรี่ทำงานอยู่ในช่วงอุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียล

batt5
         ในรูปสุดท้ายนี้จะเป็นตารางสรุปการชาร์จ Charging Purcedures และ Discharge Current VS Discharge Voltage เพื่อให้เราประมาณช่วงของการใช้งานแบตเตอรี่ได้ถูกต้อง  ซึ่งในรูปถ้าเราพิจารณา Charging Purcedures  ในส่วนของแรงดันในลักษณะของการชาร์จแบบ Cycle Use จะมีแรงดันพิจารณาที่ 2.45 โวลต์  หรือช่วง 2.40 ~ 2.50 โวลต์ต่อเซลล์  และการชาร์จแบบ Standby จะมีแรงดันพิจารณาที่ 2.275 โวลต์  หรือช่วง 2 .25~ 2.30 โวลต์ต่อเซลล์ และจะกำหนดกระแสชาร์จสูงสุดไว้ที่ 0.3C หรือ 30 เปอร์เซ็นต์ของกระแสที่ระบุตัวแบตเตอรี่ โดยค่าแรงดันดังกล่าวนี้จะอ้างอิงที่อุณหภูมิที่ 25 องศาเซลเซียล ต่อมาในส่วนของ Discharge Current VS Discharge เราจะพิจารณาค่าแรงดันสุดท้ายที่จะหยุดการจ่ายกระแสของตัวแบตเตอรี่ เช่นในช่องแรกด้านซ้ายมือที่แรงดันสุดท้าย 1.75 โวลต์ต่อเซลล์นั้น  ถ้าเราจ่ายกระแสที่มากกว่า 0.2C ของกระแสที่ระบุตัวแบตเตอรี่ หรือที่ 1.6 โวลต์ต่อเซลล์ ถ้าเราจ่ายกระแสที่มากกว่า 0.5C แต่ไม่เกิน 1C นั้นเอง
            จากข้อมูลที่กล่าวข้างต้นนั้น เป็นสิ่งที่จำเป็นในการนำแบตเตอรี่ไปใช้งานได้อย่างถูกต้องและได้ประสิทธิภาพสูงสุด

ข้อมูลอ้างอิง
http://www.csb-battery.com/upfiles/dow01404181963.pdf

 компрессор винтовой или поршневой лучше