Handbook of Photovoltaic Science and Engineering

18.4.7.6 Operation strategies
The operation strategy and the charging strategy have an important impact on the bat-
tery lifetime. Therefore, in the following paragraphs some ideas on appropriate strategies
are discussed.
In most PV systems, the system and the battery control are realised through the
charge controllers; in some cases energy management systems take over this job. The
battery requires proper handling of frequent full charges, gassing for electrolyte-stirring
in flooded batteries, control of end-of-charge voltage and deep-discharge protection.
Figure 18.22
Flooded, tubular-plate battery (2
×
240 Ah in parallel connection, 12 V) with gas recom-
binators for reduction of water loss through gassing and an electrolyte-stirring system to avoid acid
stratification (only connected to the right hand unit), the membrane air pump is mounted on the wall,
operation of the pump: twice a day for 15 min, (Picture courtesy Fraunhofer ISE)

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SECONDARY ELECTROCHEMICAL ACCUMULATORS
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18.4.7.6.1 Charging
As a result of the specific operating conditions, full charging occurs very rarely. Charge
and discharge cycles follow each other very frequently. Long charging times at constant
power supply as available in grid-connected systems do not occur. Nevertheless, field
experience showed that full charging is necessary to achieve long battery lifetimes.
The most common charging strategy is the constant current/constant voltage mode
(
IU
or cccv, Figure 18.23(a)). In autonomous power supply systems, this means that the
battery is charged with the fully available power until the battery voltage reaches the
defined end-of-charge voltage. From this moment, the charging power to the battery is
limited in a way that this voltage limit is not exceeded (constant voltage mode). The volt-
age drops at the moment when the battery charging is not high enough (due to decreasing
power generation or increasing load) to maintain the battery voltage at the given limit.
Most charge regulators and battery chargers use this charging procedure.
A more advanced charging method is shown in Figure 18.23(b). The charging starts
with a constant current/constant voltage charging, but the maximum voltage is reduced
after a certain time to a lower limit (
IU
0
U
). This allows higher voltages during the first
constant–voltage phase, but avoids negative effects like gassing and corrosion due to
long durations of the high voltage. Therefore, this charging method allows overall faster
charging but avoids hazardous conditions in the battery. More and more sophisticated
charge controllers in the market use this charging procedure.
Time
(a)
Time
(b)
Voltage
/current
Voltage
/current
Voltage
Current
Current
Voltage
Time
(c)
Voltage
/current
Current
Voltage