Baterija ir elektrinis įkroviklis

Akumuliatorius ir elektrinis įkroviklis: prieš užsakydami išsiaiškinkite, ką perkate

Netinkamai parinktas akumuliatorius arba su jūsų elementų chemine sudėtimi nesuderinamas įkroviklis gali sutrumpinti jūsų akumuliatorių parko tarnavimo laiką iki mažiau nei trečdalio to, koks jis turėtų būti. Tai nėra prekės ženklo ar kainos klausimas, tai techninio suderinamumo klausimas. LiFePO4 baterija, įkraunama standartiniu AGM įkrovikliu, bus nuolat perkraunama virš 3,65 V vienam elementui, o tai kiekvieno ciklo metu gadina elektrodus. Štai ką reikia žinoti, norint įsigyti tinkamą produktą.

Keturios elektrinių baterijų chemijos ir jų realūs ciklai

Baterijų rinka remiasi keturiomis pagrindinėmis grupėmis, o jų tarnavimo laikas labai skiriasi priklausomai nuo naudojimo sąlygų.

LiFePO4 (ličio geležies fosfatas) yra termiškai stabiliausia technologija. Ji atlaiko įkrovimo temperatūras iki 55 °C be pagreitinto susidėvėjimo, užtikrina nuo 2 000 iki 6 000 ciklų, priklausomai nuo iškrovimo greičio, ir nekelia terminio bėgimo pavojaus, kaip NMC chemijos. Jos energijos tankis yra mažesnis, apie 90–130 Wh/kg, tačiau stacionarioms instaliacijoms (kemperiams, laivams, saulės energijos kaupikliams) tai beveik visada yra geriausias pasirinkimas dešimties metų laikotarpiui.

NMC (nikelis-manganas-kobaltas) siūlo didesnį energijos tankį, nuo 150 iki 220 Wh/kg, todėl jis naudojamas elektrinėse transporto priemonėse, kur svarbus kiekvienas kilogramas. Tačiau jos 500–1 500 realių ciklų esant 80 % išsikrovimo gilumui daro ją mažiau tinkamą kasdienio įkrovimo ir iškrovimo taikymams.

AGM ir gelio (absorbuoto švino-rūgšties) baterijos tebėra tinkamos ribotam biudžetui arba aplinkoms, kur ekstremalus šaltis yra apribojimas. Jos atlaiko temperatūras, krintančias iki -20 °C, neprarandant paleidimo gebos, tuo tarpu ličio baterija praranda 20–40 % savo galios esant žemiau 0 °C.

NiMH baterijos tebėra naudojamos nešiojamuose įrankiuose ir kai kuriuose senesniuose hibridiniuose automobiliuose, tačiau naujose sistemose jos yra retas reiškinys.

Baterijos įkroviklio pasirinkimas: įtampa, srovės stipris ir suderinamumas su chemine sudėtimi

Įkroviklį reikia rinktis atsižvelgiant į tris būtinus parametrus: akumuliatoriaus cheminę sudėtį, nominalią įkrovimo įrenginių įtampą ir priimtiną įkrovimo greitį.

Įkrovimo greitis, išreikštas C, lemia įkrovimo spartą. 20 A įkroviklis, prijungtas prie 100 Ah akumuliatoriaus, veikia 0,2C greičiu, t. y. idealiomis sąlygomis akumuliatorių visiškai įkrauna per maždaug penkias valandas. Įkrovimas 1C (100 A prie 100 Ah) techniškai įmanomas tam tikroms aukštos kokybės LiFePO4 baterijoms, tačiau ilgainiui sumažina jų tarnavimo laiką 30–40 %. Kasdieniam naudojimui priimtinas diapazonas yra nuo 0,2C iki 0,5C.

CCCV (pastovios srovės, po to pastovios įtampos) įkrovikliai yra standartas visoms ličio baterijoms. CC fazė suteikia didžiąją dalį energijos, o CV fazė leidžia elementams tinkamai subalansuotis įkrovimo pabaigoje. Įkroviklis, kuris netinkamai valdo šį perėjimą, išlaiko per aukštą įtampą ir sugadina vidinį BMS.

• 12 V LiFePO4 baterijos: įkrovimo pabaigos įtampa 14,4–14,6 V, priklausomai nuo gamintojo, niekada neviršija
• 12 V Li-ion NMC akumuliatoriai: įkrovimo pabaigos įtampa 16,8 V 4S paketui
• 12 V AGM baterijos: masinio įkrovimo įtampa 14,4–14,7 V, palaikomoji įtampa 13,5–13,8 V
• 12 V gelio akumuliatoriai: įkrovimo įtampa ribojama iki 14,1 V, jautrūs perkrovimui

MPPT (Maximum Power Point Tracking) įkrovikliai skirti saulės energijos įrenginiams. Skirtingai nei paprastas PWM reguliatorius, MPPT išgauna iki 30 % daugiau energijos iš plokštės, moduliuodamas įėjimo įtampą pagal esamą saulės spinduliavimą. 200 Wc įrenginyje su 100 Ah baterija skirtumas tarp 20 A PWM reguliatoriaus ir lygiaverčio MPPT reguliatoriaus sudaro 15–25 Ah papildomos įkrovos per dieną esant dalinai debesuotam orui.

Apskaičiuokite, kokio akumuliatoriaus talpos jums iš tikrųjų reikia

Talpa išreiškiama Wh (vatvalandėmis), o ne vien tik Ah. 100 Ah 12 V baterijų paketas = 1 200 Wh. 100 Ah 48 V baterijų paketas = 4 800 Wh, t. y. keturis kartus daugiau sukauptos energijos už tą pačią ampervalandėmis nurodytą vertę. Tai dažniausia klaida lyginant žemos ir aukštos įtampos sistemas.

Norėdami apskaičiuoti reikalingą energijos atsargą, sudarykite sąrašą savo vartojimo vatais ir jų kasdienio naudojimo trukmės. Kempingo automobilio šaldytuvas vidutiniškai nuolat sunaudoja 30–50 W, tai yra 720–1 200 Wh per 24 valandas. Pridėkite apšvietimą, vandens siurblį, USB įkroviklius. Padauginkite iš dviejų, kad neviršytumėte 50 % išsikrovimo gylio AGM baterijoje, arba iš 1,25 – LiFePO4 baterijoje (kuri gali išsikrauti iki 20 % SOC be žalos).

Ką jūsų įkroviklio būsena atskleidžia apie jūsų akumuliatoriaus būklę

Išmanusis įkroviklis su tikrosios įtampos ir srovės rodmenimis yra ne tik įkrovimo, bet ir diagnostikos įrankis. Jei LiFePO4 baterija, kurią įkraunate 20 A srove, pasiekia išjungimo įtampą per mažiau nei dvi valandas, nors turėtų išlaikyti keturias–penkias valandas, praradote 50 % tikrosios talpos. Be šių duomenų perkate naują bateriją nežinodami, ar problema yra įkroviklyje, BMS ar elementuose.

AGM ir atvirų švino akumuliatorių atnaujinimo įkrovikliai (su desulfatacijos režimu, naudojančiu aukštos įtampos impulsus, paprastai 15,8–16,3 V, kartojamus keletą sekundžių) gali atkurti 20–40 % talpos sulfatavusiems akumuliatoriams, kurių talpa yra mažesnė nei 30 % nominalios talpos. Tai nėra stebuklingas sprendimas, tačiau dažnai yra ekonomiškai naudinga prieš keičiant blogos būklės eksploatacinių akumuliatorių parką.