Baterija in električni polnilnik

Akumulatorji in polnilniki: pred nakupom se seznanite s tem, kaj kupujete

Napačno izbrana baterija ali polnilnik, ki ni združljiv s kemijsko sestavo vaših celic, lahko skrajša življenjsko dobo vašega parka na manj kot tretjino tistega, kar bi morala biti. To ni vprašanje blagovne znamke ali cene, temveč vprašanje tehnične združljivosti. LiFePO4 baterija, ki se polni s standardnim AGM polnilnikom, bo sistematično preobremenjena nad 3,65 V na celico, kar pri vsakem ciklu poškoduje elektrode. Tukaj je, kar morate vedeti, da boste kupili pravo baterijo.

Štiri kemijske sestave električnih baterij in njihovi dejanski cikli

Trg baterij temelji na štirih glavnih družinah, njihova življenjska doba pa se glede na pogoje uporabe močno razlikuje.

LiFePO4 (litij-železov fosfat) je tehnologija, ki je termično najbolj stabilna. Prenaša temperature polnjenja do 55 °C brez pospešenega poslabšanja, zagotavlja med 2.000 in 6.000 ciklov, odvisno od stopnje praznjenja, in ne predstavlja tveganja za termični beg, kot ga predstavljajo kemijske sestave NMC. Njena masna energija je nižja, približno 90 do 130 Wh/kg, vendar je za fiksno napravo (avtodom, čoln, skladiščenje sončne energije) skoraj vedno najboljša izbira v obdobju desetih let.

NMC (nikelj-mangan-kobalt) ponuja višjo energijsko gostoto, med 150 in 220 Wh/kg, kar pojasnjuje njegovo prisotnost v električnih vozilih, kjer šteje vsak kilogram. Po drugi strani pa je zaradi 500 do 1500 dejanskih ciklov pri 80-odstotni globini praznjenja manj primerna za aplikacije z vsakodnevnim polnjenjem in praznjenjem.

Baterije AGM in gel (absorbirani svinec-kislina) ostajajo primerne za omejena proračuna ali okolja, kjer je skrajna mraz omejitev. Prenašajo temperature do -20 °C, ne da bi izgubile svojo zmožnost zagona, medtem ko litijeva baterija pod 0 °C izgubi 20 do 40 % svoje razpoložljive moči.

NiMH se še vedno uporablja v prenosnem orodju in nekaterih starejših hibridnih vozilih, vendar je v novih napravah le še redko prisotna.

Izbira polnilnika baterij: napetost, jakost toka in združljivost s kemijsko sestavo

Polnilnik izberemo glede na tri nepogrešljive parametre: kemijsko sestavo baterije, nazivno napetost baterijskega sklopa in sprejemljivo stopnjo napolnjenosti.

Stopnja polnjenja, izražena v C, določa hitrost polnjenja. Polnilnik z 20 A na bateriji s 100 Ah deluje pri 0,2 C, kar pomeni popolno polnjenje v približno petih urah v idealnih pogojih. Polnjenje pri 1C (100 A na 100 Ah) je tehnično mogoče pri nekaterih visoko zmogljivih LiFePO4 baterijah, vendar sčasoma zmanjša življenjsko dobo za 30 do 40 %. Za vsakodnevno uporabo je razumno območje med 0,2C in 0,5C.

Polnilniki CCCV (konstantni tok, nato konstantna napetost) so standard za vse litijeve baterije. Faza CC zagotovi večino energije, faza CV pa omogoči, da se celice ob koncu polnjenja pravilno izenačijo. Polnilnik, ki tega prehoda ne upravlja pravilno, ohranja previsoko napetost in poškoduje notranji BMS.

• 12-voltne LiFePO4 baterije: napetost ob koncu polnjenja od 14,4 do 14,6 V, odvisno od proizvajalca, nikoli več
• 12-voltne Li-ion NMC baterije: napetost ob koncu polnjenja 16,8 V za 4S paket
• 12-voltne AGM-baterije: napetost pri hitrem polnjenju 14,4 do 14,7 V, vzdrževalna napetost 13,5 do 13,8 V
• 12-voltne gel baterije: napetost polnjenja omejena na 14,1 V, občutljive na prekomerno polnjenje

Polnilniki MPPT (Maximum Power Point Tracking) so namenjeni sončnim elektrarnam. V nasprotju z enostavnim PWM regulatorjem MPPT iz panela izkoristi do 30 % več energije z modulacijo vhodne napetosti glede na razpoložljivo sončno sevanje. Pri napravi z močjo 200 Wc in baterijo 100 Ah razlika med regulatorjem PWM 20 A in enakovrednim MPPT znaša 15 do 25 Ah dodatnega polnjenja na dan v delno oblačnih razmerah.

Izračunajte zmogljivost akumulatorja, ki jo dejansko potrebujete

Zmogljivost se izraža v Wh (vatnih urah), ne le v Ah. Paket 100 Ah pri 12 V = 1200 Wh. Paket 100 Ah pri 48 V = 4800 Wh, kar pomeni štirikrat več shranjene energije za enako vrednost, prikazano v ampernih urah. To je najpogostejša napaka pri primerjavah med nizkonapetostnimi in visokonapetostnimi sistemi.

Za določitev velikosti zaloge energije naredite seznam porabe v vatih in trajanja dnevne uporabe. Hladilnik v avtodomu porabi v povprečju 30 do 50 W neprekinjeno, kar znaša 720 do 1 200 Wh v 24 urah. Dodajte razsvetljavo, vodno črpalko, USB-polnilnike. Pomnožite z 2, da ne presežete 50 % globine praznjenja pri AGM, ali z 1,25 pri LiFePO4 (ki lahko brez poškodb pade na 20 % SOC).

Kaj stanje vašega polnilnika pove o zdravju vaše baterije

Pametni polnilnik z zaslonom, ki prikazuje dejansko napetost in tok, je diagnostično orodje, ne le naprava za polnjenje. Če LiFePO4 baterija, ki jo polnite s 20 A, doseže napetost odklopa v manj kot dveh urah, čeprav bi morala zdržati štiri do pet ur, ste izgubili 50 % dejanske zmogljivosti. Brez teh podatkov kupujete novo baterijo, ne da bi vedeli, ali je problem v polnilniku, BMS ali celicah.

Polnilniki za obnovo baterij AGM in odprtih svinčevih baterij (z načinom desulfatacije z visokonapetostnimi impulzi, običajno 15,8 do 16,3 V za nekaj sekund, ki se ponavljajo) lahko obnovijo 20 do 40 % zmogljivosti na sulfatiranih baterijah, ki imajo manj kot 30 % svoje nazivne zmogljivosti. To ni čudežna rešitev, vendar se pogosto izplača, preden zamenjate sklop akumulatorjev za servisno rabo, ki so v slabem stanju.