Categorii
Baterii

De la ce tensiune egalizăm o baterie LiFePO4?

Cuprins

Ce este egalizarea/balansarea unei baterii formate din celule?

Egalizarea/balansarea reprezintă aducerea la aceeași tensiune a celulelor dintr-o baterie. Aceasta se poate face prin balansare activă, pasivă sau pur și simplu prin legarea în paralel a celulelor după o încărcare la maxim și lăsarea lor să se echilibreze de la sine.
În cazul unei balansări active, un egalizator folosește condensatori care inițial se încarcă descărcând celula cu tensiunea cea mai înaltă, și apoi se descarcă în celula cu tensiunea cea mai scăzută. O balansare activă are avantajul că este mult mai eficientă, și se poate face mult mai rapid, la curenți mai mari.
În cazul unei balansări pasive, se folosesc rezistori care doar descarcă celula cu tensiunea mai înaltă. Acest proces este mai ineficient, degajă căldură, și se face mult mai lent, la curenți scăzuți.
La celulele de capacitate mare sunt de părere ca este util un egalizator activ de genul acesta (varianta de 4A), căruia ii poate fi setată și tensiunea de la care să înceapă sa egalizeze: https://bit.ly/47SOSLL

Egalizator activ 4A

Desigur, balansarea se poate face și din BMS, însă de obicei este vorba de egalizare pasivă. Sunt pe piață și BMS-uri cu egalizare activă, dar din ce am văzut până acum, unele nu dispun de opțiunea de setare a tensiunii de la care se face egalizarea.

De ce avem nevoie de balansarea celulelor?

Celulele din care este formată o baterie nu sunt perfect identice din punct de vedere al capacității sau a rezistenței interne, dar și al conexiunilor (rezistență busbar-uri). Astfel că atunci când bateria trece prin cicluri de încărcare/descărcare, mai ales la curenți mari, încep să apară dezechilibre între celule (diferențe de tensiuni din ce în ce mai mari). Dacă nu încercăm să corectăm aceste dezechilibre, acestea se accentuează, și duc scăderea capacității de încărcare a baterie, deoarece capacitatea bateriei este dictată de celula cea mai slabă. Unele celule vor ajunge mai repede la tensiunea de prag la care BMS-ul oprește încărcarea, mult înainte ca restul celulelor să se încarce. Această diferență apare denumită ca „Voltage Delta” sau „Deviation” în engleză și este măsurată în milivolți (mV).

Celulele LiFePO4 au o curbă de încărcare foarte plată. Ele se încarcă la nivel de celulă până la maxim 3,65V și se descarcă până la minim 2,5V. În continuare atașez o curba de încărcare a unei celule LiFePO4 de 304Ah.

Se poate vedea din curba de încărcare că majoritatea capacității se află între 3,27V și 3,45V. Practic nu ai cum să știi la ce nivel de încărcare se afla o celulă care are în jur de 3,3 volți. BMS-ul de obicei contorizează curentul care intră și iese din baterie cu ajutorul unui shunt, ca să estimeze procentul de încărcare. Acest proces are o anumită precizie, ceea ce duce la apariția unui drift după câteva cicluri de încărcare incomplete, ceea ce scade acuratețea gradului de încărcare al bateriei. De aia și este recomandat ca periodic o baterie LiFePO4 să se încarce complet, ca BMS-ul (shuntul) să se poată calibra.

Desigur e posibil să apară variații ale chimiei LiFePO4 de la anumiți producători, care să ducă la modificarea acestor tensiuni limită, aceste valori regăsindu-se în fisa tehnică a celulelor. Majoritatea celulelor LiFePO4 însă sunt utilizate între aceste tensiuni.

Pentru testarea capacității celulei s-a utilizat acest tester de pe aliexpress: https://bit.ly/3GHgGax

Ce este Top Balance și Bottom Balance?
Top balance vs Bottom balance
Top Balance și Bottom Balance

Egalizarea tensiunilor la tensiunea superioară, atunci când încărcarea este la final, se numește în engleză „Top Balance” (egalizare la vârf), adică egalizarea la tensiunea superioară a celulelor, respectiv spre tensiunea de 3,65 volți. „Bottom Balance” (egalizare jos) este balansarea la tensiunea inferioară a celulelor, respectiv spre tensiunea de 2,5 volți.
Dacă faci egalizare la vârf, vei fi sigur că la finalul încărcării celulele vor fi echilibrate. Dacă faci egalizare jos, va fi mult mai predictibilă descărcarea pe ultimele procente ale bateriei, nu vei avea situații în care o celulă mai slabă va declanșa decuplarea prea devreme a bateriei de către BMS.

Multă vreme am văzut multe discuții legate de care metodă de balansare este mai potrivită. În ultima vreme se pare că s-a ajuns la un consens că egalizarea la vârf este metoda cea mai bună.

De la ce tensiune să începem procesul de egalizare?

Având în vedere tot ce am discutat mai sus, faptul că curba de încărcare pentru celule LiFePO4 este foarte plată, și o egalizare în porțiunea plată a curbei de încărcare ar face mai mult rău decât bine, tensiunea de la care trebuie să înceapă egalizarea trebuie să fie setată începând cu 3,45V. Ca să alegem valoarea tensiunii de la care începem egalizarea mai trebuie să luăm în considerare și tensiunea la care vrem să încărcăm bateria. De exemplu, dacă tensiunea la care vrem să încărcăm o baterie LFP de 48V (16 celule în serie) este de 55,2V, pur și simplu trebuie să împărțim 55,2V la 16, ceea ce ne dă 3,45V per celulă. Dacă vrem să mergem până la 56,8V, rezultă o tensiune de egalizare de la 3,55V. Pentru baterii făcute din celule individuale, în regim DIY, eu as merge pana la 56,8 V. Pentru baterii cumpărate deja asamblate, recomand să se utilizeze tensiunea de încărcare recomandată de producătorul bateriei.

Vă rog dacă mai aveți completări sau întrebări să reveniți cu comentariu în secțiunea de comentarii.

Pentru orice alte întrebări și discuții vă aștept pe grupul Totul despre Fotovoltaice pe Facebook și pe canalul de YouTube Full Electric.

Atenție! Orice intervenție asupra echipamentelor electrice se face doar de către personal autorizat!

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *