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====== Batterie ======

===== Batterie piombo-acido =====

Chiamate anche **Flooded Lead Acid Battery**, sono quelle tradizionalmente utilizzate nelle autovetture. Le piastre di piombo sono immerse in una soluzione elettrolitica acquosa contenente acido solforico. Non sono adatte a scariche troppo prolungate a causa del fenomeno della solfatazione.

===== Batterie AGM =====

In una batteria AGM l'elettrolita è assorbito dentro una matrice di sottili fibre di vetro. Sono molto resistenti alle sollecitazioni meccaniche e si possono montare in qualunque posizione. Non necessitano di manutenzione, ma sono dotate di una valvola di sovrappressione **VRLA** (Valve Regulated Lead Acid). Rispetto alle normali batterie al piombo hanno una **resistenza interna più bassa** e si caricano più velocemente.

===== Batterie gel =====

Hanno la stessa struttura delle batterie convenzionali con elettrolita liquido, ma l’elettrolita è trasformato in uno stato gelatinoso dall’aggiunta di acido silicico. Come le batterie AGM anche quelle a gel sono batterie **VRLA** (Valve Regulated Lead Acid) e dotate di una valvola di sovrappressione. Sono esenti da manutenzione poiché avviene una ricombinazione dell’idrogeno generato dalla batteria. Non è adatta come batteria di avviamento a causa della **alta resistenza interna**, infatti non può produrre una corrente a freddo elevata in brevi intervalli temporali.

Si deve fare **attenzione** quando ci si riferisce in maniera generica a **batterie sigillate**, poiché non è chiaro se si tratta di batterie **gel** oppure **AGM**; le correnti di carica //absorprion// e //float// fra i due tipi in genere sono abbastanza diverse.

===== Solfatazione =====

Sia le batterie piombo-acido che le e AGM soffrono del problema della **solfatazione** se rimangono scariche per molto tempo. Le AGM sono un po' più resistenti, soprattutto perché hanno una auto-scarica più lenta. La solfatazione è una **reazione chimica** che comprometterà **in maniera irreparabile** la performance e la vita della batteria. Il fenomeno è causato dalla formazione di cristalli di solfato di piombo, che comportano un **aumento notevole della resistenza elettrica interna**.

La maggior parte delle fonti di carica, alternatori dei motori e caricabatterie, funzionano in base al voltaggio della batteria che, se solfatata non corrispondo più alla reale necessità di carica. Quando sono presenti cristalli di solfato la batteria mostra un voltaggio più alto di quello che dovebbe essere in base allo stato di carica effettiva, ingannando così il regolatore di voltaggio che sarà portato a credere che la batteria sia completamente carica.

===== Carica bulk, absorption e float =====

Normalmente la carica di una batteria avviene in tre fasi, chiamate **bulk**, **absorption** (o //charge//) e **float** rispettivamente.

Nella prima fase //bulk// il caricatore fornisce una corrente costante alla batteria. È il costruttore che indica qual'è la corrente massima tollerata dalla batteria, si solito essa si aggira sul **10% del valore nominale** della batteria stessa; ad esempio una batteria da 8 A deve essere caricata con una corrente di 0.8 A. Durante la fase //bulk// la batteria riceve circa l'**80%** della carica complessiva e il voltaggio della batteria aumenta fino ad arrivare all'//absorption voltage//.

Nella seconda fase //absorption// il caricatore fornisce il restante **20%** della carica mantenendo il voltaggio costante allo specifico valore. A causa della resistenza interna della batteria che aumenta con l'aumentare dello stato di carica, la corrente (ampere) decresce con il tempo. Quando **la corrente raggiunge un valore minimo** (oppure dopo il tempo prefissato) la batteria viene considerata carica al 100% e il caricatore passa alla modalità //float//.

Nella modalità //float// il caricatore monitora la differenza di potenziale (voltaggio) ai poli della batteria e fa in modo che **non scenda sotto il //float voltage//** specifico. Quando la batteria scende sotto tale soglia, in genere a causa del processo di autoscarica, il caricatore interviene fornendo nuovamente corrente all'//absorption voltage// per riportare la batteria allo stato //float//.

Nel grafico che segue in rosso l'andamento della **tensione** (volt) e in verde la **corrente** (ampere) durante le fasi di carica:

{{.:charge-bulk-absorption-float.png?480|Charge: bulk, absorption and float}}

===== Corrente di ricarica =====

Esempio per batteria 12V 8A.

|                                   ^  Piombo-acido  ^  AGM    ^
| Tensione batteria **carica**      |           12.7 |  13.0 - 13.2 V |
| Tensione batteria **scarica**     |           12.1 |  12.3 V |
| Tensione di carica //absorption// |  (13.8 - 14.7) **14.2 V** |  (14.6 - 14.8) **14.7 V** |
| Corrente di carica //absorption// |          0.5 A |   0.5 A |
| Tensione di carica //float//      |  13.5 - 13.6 V |  13.8 V |

Altra letteratura suggerisce per la carica //absorption// delle batterie piombo-acido il range **13.8 - 14.4 V**.

La corrente di carica dipende dalla temperatura ambiente: **al diminuire della temperatura si deve aumentare la tensione**. Normalmente i valori sono riferiti ad una temperatura di **25 C°**. La seguente tabella mostra come cambiano i valori al variare della temperatura:

{{.:agm-vrla-battery-charging.jpg?600|AGM Charging Current}}

===== Stato di carica e voltaggio =====

In generale si stabilisce **lo stato di carica** (SOC, //State of Charge//) di una batteria misurando la **tensione** ai due poli, con **circuito aperto** (cioè senza alcun carico elettrico applicato) dopo **due ore di riposo**. La seguente tabella può essere usata come riferimento per le batterie AGM:

^  Open-Circuit Voltage of AGM battery  ^^
^  SOC\\ (State of Charge)  ^  OCV\\ (Open-Circuit Voltage)  ^
|  100% |  12.85 V |
|   75% |  12.55 V |
|   50% |  12.25 V |
|   25% |  11.95 V |
|    0% |  11.65 V |

La corrispondenza è data dalla seguente formula: 

**% carica = (volt - 11.65) x 83.33**

Per prolungare la vita delle batterie è opportuno non scendere sotto una certa soglia di carica, un buon valore può essere tra il **60%** e il **50%**. Pertanto la tensione minima a riposo di una batteria non dovrebbe scendere sotto il **12.3 V**.

Queste sono altre tabelle di riferimento pubblicate sul sito [[https://footprinthero.com/lead-acid-battery-voltage-charts|footprinthero.com]]; notare che il rapporto fra voltaggio e carica non è perfettamente lineare. Anche in questo caso si sottolinea come la tabella valga alla temperatura di **25 °C** e dopo almeno due ore di **assenza di carico** (circuito aperto). Le tabelle sono rispettivamente per batterie tradizionali **piombo-acido** e per quelle sigillate (**gel** o **AGM**):

{{battery-voltage-chart-flooded-lead-acid.jpg?160|}}
{{battery-voltage-chart-sealed-lead-acid.jpg?160|}}

===== Caricabatteria intelligente 12-24V 10A =====

{{ foxsur-12v-24v-10a-7-stage-charger.jpg?200|Foxsur FBC122410}}
Abbiamo provato un caricabatterie cosiddetto intelligente per batterie a 12 o 24 volt, in grado di gestire batterie di tipo AGM, auto, moto, oppure LiFePO4.

Questo è il manuale per il modello **{{foxsur-ydbao-fbc122410d-multi-function-charger-manual.pdf|Foxsur YDBAO FBC122410D}}**. Qui invece il manuale del modello **{{7stagecharger12v24v12a.pdf|FBC122412D 7-Stages charger 12V12A}}**, quasi identico ma di capacità superiore.

==== Perplessità per l'uso con batterie moto AGM ====

Per caricare una batteria da moto 12V 8A di tipo AGM non è chiaro se si deve utilizzare il **modo AGM** oppure il **modo moto** del caricabatterie. Mel modo AGM non si fa distinzione fra batterie ad alto e basso amperaggio, invece in modalità moto è risultato che il caricabatteria nella fase //bulk charging// eroga **1.7 A**, cioè circa il doppio di quanto consigliato dalla casa costruttrice della batteria. È improbabile che la modalità AGM eroghi una corrente più adeguata (inferiore).

Inoltre per le normali batterie piombo-acido la **tensione** di carica durante la fase //absorption// deve essere mantenuta a **14.2 V** (ed è quello che fa il caricabatteria in modalità //moto//), mentre le batterie AGM richiederebbero **14.7 V**. Caricare una batteria AGM con un voltaggio inferiore a quello richiesto significa che la **carica finale** sarà non al 100%, ma circa all'**85%** e questo può causare un **effetto memoria** che ne riduce la vita utile (vedi paragrafo [[https://www.alpha-batteries.co.uk/blog/a-detailed-guide-to-agm-batteries/#charging-agm-batteries|My charger doesn’t support AGM but I want the benefits from AGM technology. What can I do?]]).

==== Test riparazione batteria degradata ====

Abbiamo provato la **modalità repair** del caricabatterie su una batteria da moto **Yuasa YTX9-BS 12V 8.4A AGM**, che presentava seri problemi: nonostante un ciclo completo di ricarica non era in grado di far girare il motorino di avviamento.

La modalità repair è durata circa **16 ore**, seguendo tutte le fasi descritte dal manuale. Il manuale avverte che **Not all batteries can be recovered, only can use on Motorcycle and Car batteries**, questo sembra escludere la possibilità di intervenire su batterie AGM, il che potrebbe spiegare il totale insuccesso nel nostro caso.

Al termine dell'operazione il voltaggio a circuito aperto era di **12.68 V**, che dovrebbe corrispondere ad una carica di circa l'**86%**. Abbiamo applicato un carico da **1.7 A** (lampada da 21 W) alla batteria per **5 minuti**, quindi il totale di corrente erogata dovrebbe essere di circa %%(1.7 x 5 / 60 =)%% **0.15 Ah**. Abbiamo quindi misurato nuovamente la tensione a circuito aperto dopo aver lasciato riposare la batteria per 30 minuti, si sono registrati **12.55 V**, che dovrebbe corrispondere ad una carica del **75%**.

Se i calcoli sono giusti all'erogazione di **0.15 Ah** è corrisposto una diminuizione della carica di circa il **10%**, pertanto la capacità della batteria riparata è di **1.5 Ah**, a fronte degli 8.4 nominali di fabbrica. Ad ogni modo la batteria ha continuato a non essere in grado di far girare il motorino di avviamento.

==== Test carica batteria moto nuova ====

Abbiamo fatto un test per il caricamento iniziale di una batteria nuova **Yuasa YTX9-BS 12 V 8.4 Ah** impostando il caricabatterie in **modalità moto**. Le fasi indicate sul manuale come //battery desulphation// e //soft start charging// (evidenziate dai LED **DES** e **SS**) sono durate pochi secondi, quindi è iniziala la fase che il manuale chiama //bulk charging// (LED **CC**, //constant current//) che è avvenuta con una corrente costante di **1.7 A** e con il voltaggio che è aumentato dai **13.5 V** iniziali fino ai **14.2 V**. La fase successiva //absorprion charging// (evidenziata dal led **CV**, //constant voltage//), è avvenuto a voltaggio costante di **14.2**, con la corrente che è andata diminuendo via via fino a scendere sotto i **0.9 A**. Le due successive fasi //battery test// e //recondition charging// (evidenziate dai LED **TET** e **REC**) sono durate pochi secondi, dopodichè la batteria viene considerata carica.

La casa costruttrice suggerisce per la batteria **YTX9-BS** una carica lenta a **0.9 A** per **5 ore**; è chiaro che con il caricabatterie in questione non è possibile effettuare questa operazione perché la corrente erogata è quasi il doppio: **1.7 A**.

==== Test modalità AGM ====

Abbiamo testato il caricabatterie in **modalità AGM** collegandolo ad una batteria Yuasa NP7-12 (ovviamente di tipo AGM) da **12 V, 7.0 Ah** in buone condizioni, che presentava una tensione iniziale di **12.6 V** (quindi con uno stato di carica di circa l'**80%**).

Il caricabatterie ha iniziato con la fase //desulphation// (LED **DES**) durante la quale ha fornito corrente a brevi intervalli finché la tensione della batteria è risultata superiore circa ai **13 V**; questa fase è durata pochi secondi e non è stato possibile misurare con esattezza l'amperaggio fornito. È quindi iniziata la fase di //test// (LED **TET**) che pare abbia una durata prefissata di **10 minuti**; durante questa fase non è stata erogata corrente e il voltaggio della batteria è diminuito lentamente. Infine il caricabatterie ha segnalato lo stato **FULL** sul display.

Nello stato //FULL// in realtà il caricabatteria monitora la tensione della batteria e non appena questa scende sotto i **12.9 V** viene applicata una corrente di **0.4 A** a **13.4 V**, questa fase  a voltaggio costante si interrompe appena la corrente di carica scende sotto gli **0.3 A**. Il ciclo si ripete tutte le volte che la tensione della batteria scende sotto i **12.9 V**.

===== Web References =====

  * **[[https://support.rollsbattery.com/en/support/solutions/articles/4345-agm-charging|AGM Charging]]**
  * **[[https://sunonbattery.com/how-to-charge-an-agm-battery/|How To Charge AGM Battery]]**
  * **[[https://batteryuniversity.com/article/bu-403-charging-lead-acid|Charging Lead Acid]]**
  * **[[http://rigenerare-batteria.com/cose-la-solfatazione/|Cos’è la solfatazione]]**
  * **[[https://community.victronenergy.com/questions/63640/charging-bulk-absorption-and-float.html|Charging - Bulk, Absorption and Float]]**
  * **[[https://www.alpha-batteries.co.uk/blog/a-detailed-guide-to-agm-batteries/|A detailed guide to AGM batteries]]**
  * **[[https://footprinthero.com/lead-acid-battery-voltage-charts|Lead Acid Battery Voltage Charts]]**