Як заряджати LiFePO4 і гелевий акумулятор: напруга, струм, таблиця

Питання «як заряджати гелевий акумулятор» і «яке зарядне для LiFePO4» зазвичай виникають в одній ситуації: батарея вже стоїть у системі резервного живлення, а в меню інвертора чи на зарядному пристрої треба виставити напругу й струм. Помилка тут коштує ресурсу: свинцева батарея сульфатується від недозаряду, літієва — страждає від заряду на морозі чи від «свинцевого» профілю з імпульсами десульфатації.

Нижче — загальновідомі діапазони напруг і струмів для LiFePO4 (12,8; 25,6; 48 і 51,2 В) і гелевих батарей 12 В, таблиці заряду за напругою, порядок заряду крок за кроком і налаштування для інвертора, генератора та сонячного контролера. Точні значення для вашої моделі — завжди в паспорті АКБ: якщо цифри в ньому відрізняються від таблиць нижче, правий паспорт.

LiFePO4 і гель: різниця в заряді за 1 хвилину

Як заряджаються акумулятори: стадії CC, CV і float

Майже всі сучасні зарядні пристрої й інвертори заряджають батарею в кілька стадій. Основний заряд (CC, bulk): пристрій дає максимальний дозволений струм, напруга поступово зростає. Абсорбція (CV, absorption): напруга досягла межі й тримається сталою, а струм сам падає в міру заповнення батареї. Підтримка (float): напругу знижують, щоб компенсувати саморозряд і не перезаряджати.

Для гелю важливі всі три стадії: без абсорбції батарея недобирає 10–20% ємності, а без float — поступово розряджається, стоячи в резерві. Для LiFePO4 по суті потрібні перші дві: коли струм на абсорбції впав до кількох відсотків від ємності, батарея повна. Підтримувати її високою напругою немає сенсу — літієві комірки не люблять довго стояти на 100%. Тому в LiFePO4-профілях float або вимикають, або ставлять нижче напруги заряду.

Напруга заряду LiFePO4: 12, 24 і 48 В

Блок LiFePO4 збирають з послідовних комірок по 3,2 В номіналу: 4 комірки — 12,8 В, 8 — 25,6 В, 15 — 48 В, 16 — 51,2 В. Звідси й напруги: максимальна для комірки — близько 3,55–3,65 В, тому для «дванадцятивольтового» блоку стеля 14,2–14,6 В. Зверніть увагу на 48-вольтові системи: батареї на 15 і на 16 комірок заряджаються різною напругою, і переплутати їх — означає або недозаряджати, або впиратися в захист BMS.

Таблиця заряду LiFePO4 за напругою

Напругу в стані спокою (без навантаження й заряду, після 1–2 годин відпочинку) можна грубо співвіднести з рівнем заряду. Але в LiFePO4 крива розряду майже пласка: між 30% і 90% напруга змінюється лише на 0,2–0,3 В на 12-вольтовий блок. Тому мультиметр показує лише «повна / є запас / майже порожня», а точний відсоток — лише BMS у застосунку або шунт-монітор.

Яким струмом заряджати LiFePO4

Струм заряду рахують у частках ємності C. Комфортний для ресурсу діапазон — 0,2–0,5 C: для батареї 100 А·год це 20–50 А, для 200 А·год — 40–100 А. Більшість LiFePO4 дозволяє й 1 C, але граничний струм визначає BMS: якщо вона розрахована на 100 А, задавати інвертору 120 А заряду не можна — захист відключатиме батарею. Тривалий і максимальний струм заряду шукайте в паспорті або в картці моделі.

Чим нижчий струм, тим повільніше, але м'якше для комірок. Для графіка відключень, коли між ними 3–4 години світла, зазвичай ставлять 0,3–0,5 C — так батарея встигає набратися до наступного відключення.

До якої напруги можна розряджати LiFePO4

Технічно BMS відключить батарею сама, коли найслабша комірка опуститься приблизно до 2,5 В — для 12-вольтового блоку це близько 10 В. Але працювати «до відсічки» щодня не варто: ресурс LiFePO4 помітно росте, якщо лишати 10–20% запасу. Тому в інверторі межу розряду (low DC cut-off або SOC-відсічку) ставлять на ≈12,0 В для 12,8 В, ≈24 В для 25,6 В і ≈48 В для 51,2 В, або на 10–20% заряду, якщо інвертор бачить SOC по зв'язку з BMS.

Графік розряду LiFePO4 виглядає як полиця: після короткого спаду з 13,4 В напруга довго тримається біля 13,0–13,2 В і лише в останні 10% різко падає. Саме тому відсічку за напругою ставлять із запасом — у кінці кривої напруга падає дуже швидко.

Зарядне для LiFePO4: яке підходить

• Профіль LiFePO4 (Lithium). Зарядний пристрій має заряджати CC/CV до 14,2–14,6 В на 12-вольтовий блок і зупинятися. Режими «десульфатація», «вирівнювання» (equalize) і «відновлення» для літію шкідливі: це імпульси 15 В і більше.
• Напруга системи. Для 24-вольтової батареї потрібне зарядне на 24 В LiFePO4, для 48 В — окремо 15S чи 16S, залежно від батареї.
• Струм. 0,2–0,5 C від ємності: для 12,8 В 100 А·год — зарядне на 20–40 А. Слабший пристрій на 10 А заряджатиме таку батарею понад 10 годин.
• Автомобільне зарядне. Звичайне свинцеве підходить хіба що в крайньому разі й лише без режиму десульфатації: воно часто не доводить LiFePO4 до 100%, а «розумні» моделі можуть вважати літієву батарею несправною.
• У системі резервного живлення окреме зарядне здебільшого не потрібне: батарею заряджає гібридний інвертор, ДБЖ або сонячний контролер. Окремих зарядних пристроїв у нашому каталозі немає — заряд відбувається обладнанням, до якого підключена батарея.

Як заряджати гелевий акумулятор: покроково

1. 1 Перевірте напругу в спокої. Якщо 12-вольтова батарея показує менше 12,0 В, її треба заряджати якомога швидше: глибоко розряджений гель довго стояти не повинен.
2. 2 Виставте на зарядному режим GEL. Якщо є лише AGM/GEL разом — підійде, якщо напруга абсорбції не перевищує 14,4 В.
3. 3 Задайте струм 10–20% ємності: для 100 А·год — 10–20 А, для 200 А·год — 20–40 А. Більший струм гелю не потрібен: він нагріває батарею й прискорює висихання.
4. 4 Під'єднайте спочатку «+», потім «−», і лише потім увімкніть зарядне в мережу. Від'єднуйте у зворотному порядку.
5. 5 Дочекайтеся завершення абсорбції: струм упаде до 1–2% ємності, і пристрій перейде на підтримку 13,5–13,8 В.
6. 6 Після заряду дайте батареї відпочити 2–3 години й перевірте напругу: повний гель тримає близько 12,8–12,9 В.

Напруга і струм заряду гелевого акумулятора

Таблиця напруги гелевого акумулятора

Для свинцевих батарей напруга в спокої — досить точний показник заряду, на відміну від LiFePO4. Міряйте через 2–3 години після заряду чи навантаження.

Скільки заряджати гелевий акумулятор

Грубо: ємність, яку треба повернути, ділимо на струм і додаємо 2–4 години на абсорбцію. Батарея 100 А·год, розряджена до 50%, при струмі 10 А набирає 50 А·год за 5–6 годин основного заряду плюс абсорбція — разом 8–10 годин. При 20 А — близько 5–7 годин. Тому гель і AGM погано почуваються при графіку «4 години є, 4 години немає»: вони просто не встигають зарядитися повністю, а хронічний недозаряд — найчастіша причина сульфатації.

Чим заряджати гелевий акумулятор і чи можна простим зарядним

Підходить будь-який пристрій з режимом GEL або з регульованою напругою, що не перевищує 14,4 В: автоматичне зарядне, гібридний інвертор, ДБЖ із зовнішньою батареєю, сонячний контролер. Старі трансформаторні зарядні без автоматики, що «гонять» батарею до 15–16 В, для гелю непридатні: при такій напрузі в гелі утворюються бульбашки газу й порожнини, які вже не відновлюються.

Чи можна заряджати гелевий акумулятор простим автомобільним зарядним? Можна, якщо в нього є режим AGM/GEL або максимальна напруга обмежена на рівні 14,4 В, а струм виставляється. Режим «зимовий» чи «Ca/Ca» з напругою 14,8–16 В — ні.

Чому гелевий акумулятор швидко розряджається

• Хронічний недозаряд. Батарею не доводять до абсорбції — на пластинах накопичується сульфат, і корисна ємність падає.
• Глибокі розряди. Регулярний розряд нижче 50% скорочує ресурс у рази.
• Холод. Біля 0 °C свинцева батарея віддає помітно менше ємності, ніж при +20 °C.
• Великий струм. Від потужного навантаження (наприклад, інвертора на 2 кВт від однієї 12-вольтової батареї) реальна ємність менша за номінальну.
• Вік і перезаряд. Напруга вище 14,4 В «висушує» гель; після кількох сотень циклів ємність просто вичерпується. Перевірити це можна навантажувальною вилкою або контрольним розрядом — про це в статті що таке AGM, гель і LiFePO4.

Заряд від інвертора, генератора й сонця

Від гібридного інвертора. У меню виберіть тип батареї: LiFePO4 (LIB), якщо інвертор зв'язаний з BMS по CAN/RS485, або USER з ручним введенням напруг з паспорта. Задайте максимальний струм заряду не більше дозволеного BMS і межу розряду з запасом 10–20%. Як це робиться в меню Deye, ми розібрали окремо — у статті налаштування й підключення Deye.

Від генератора. Батарею не під'єднують до генератора напряму — генератор подають на вхід змінного струму інвертора, а заряд веде інвертор за своїм профілем. Враховуйте, що генератор одночасно живить навантаження й заряд: при струмі заряду 50 А на 24 В це ще близько 1,3 кВт зверху. Найрівніше заряд іде від інверторних генераторів.

Від сонячних панелей. Через MPPT-контролер (окремий чи вбудований в інвертор) з тим самим профілем батареї. Простий PWM-контролер без профілю LiFePO4 для літію не підходить.

Де й за яких умов заряджати

• LiFePO4 на морозі. Заряджати нижче 0 °C не можна — лише розряджати в межах паспорта. У деяких моделях є захист від заряду в холоді, але розраховувати варто на тепле приміщення. Робочий діапазон у характеристиках каталогу — наприклад, −20…+60 °C у Kepworth 12V/100Ah — стосується роботи загалом, а дозволена температура заряду зазвичай вужча.
• Чи можна заряджати гелевий акумулятор у квартирі? Так: гель — герметична батарея VRLA, і при правильній напрузі газовиділення мізерне. Головне — не перевищувати 14,4 В і не ставити батарею біля батареї опалення.
• Вентиляція й простір. Під час заряду великим струмом батареї й кабелі гріються; між батареями лишайте кілька сантиметрів.
• Клеми й запобіжник. Перед зарядом перевірте затягування клем і наявність запобіжника на плюсовому проводі — слабкий контакт під струмом 50–100 А нагрівається.

Батареї з профілями заряду в паспорті — у розділі акумулятори, окремо LiFePO4 і батареї на 48 В, як DYNESS B4850 чи Kepworth 24V/200Ah. Скільки ємності потрібно під ваші прилади, порахує калькулятор акумулятора, а як підібрати батарею під конкретний інвертор — у статті як вибрати акумулятор для інвертора.