Как заряжать LiFePO4 и гелевый аккумулятор: напряжение, ток, таблица

Вопросы «как заряжается гелевый аккумулятор» и «какое зарядное для LiFePO4» обычно возникают в одной ситуации: батарея уже стоит в системе резервного питания, а в меню инвертора или на зарядном устройстве нужно выставить напряжение и ток. Ошибка здесь стоит ресурса: свинцовая батарея сульфатируется от недозаряда, литиевая — страдает от заряда на морозе или от «свинцового» профиля с импульсами десульфатации.

Ниже — общеизвестные диапазоны напряжений и токов для LiFePO4 (12,8; 25,6; 48 и 51,2 В) и гелевых батарей 12 В, таблицы заряда по напряжению, порядок заряда шаг за шагом и настройки для инвертора, генератора и солнечного контроллера. Точные значения для вашей модели — всегда в паспорте АКБ: если цифры в нём отличаются от таблиц ниже, прав паспорт.

LiFePO4 и гель: разница в заряде за 1 минуту

Как заряжаются аккумуляторы: стадии CC, CV и float

Почти все современные зарядные устройства и инверторы заряжают батарею в несколько стадий. Основной заряд (CC, bulk): устройство даёт максимальный разрешённый ток, напряжение постепенно растёт. Абсорбция (CV, absorption): напряжение достигло предела и держится постоянным, а ток сам падает по мере заполнения батареи. Поддержка (float): напряжение снижают, чтобы компенсировать саморазряд и не перезаряжать.

Для геля важны все три стадии: без абсорбции батарея недобирает 10–20% ёмкости, а без float — постепенно разряжается, стоя в резерве. Для LiFePO4 по сути нужны первые две: когда ток на абсорбции упал до нескольких процентов от ёмкости, батарея полная. Поддерживать её высоким напряжением нет смысла — литиевые ячейки не любят долго стоять на 100%. Поэтому в LiFePO4-профилях float либо отключают, либо ставят ниже напряжения заряда.

Напряжение заряда LiFePO4: 12, 24 и 48 В

Блок LiFePO4 собирают из последовательных ячеек по 3,2 В номинала: 4 ячейки — 12,8 В, 8 — 25,6 В, 15 — 48 В, 16 — 51,2 В. Отсюда и напряжения: максимальное для ячейки — около 3,55–3,65 В, поэтому для «двенадцативольтового» блока потолок 14,2–14,6 В. Обратите внимание на 48-вольтовые системы: батареи на 15 и на 16 ячеек заряжаются разным напряжением, и перепутать их — значит либо недозаряжать, либо упираться в защиту BMS.

Таблица заряда LiFePO4 по напряжению

Напряжение в состоянии покоя (без нагрузки и заряда, после 1–2 часов отдыха) можно грубо соотнести с уровнем заряда. Но у LiFePO4 кривая разряда почти плоская: между 30% и 90% напряжение меняется лишь на 0,2–0,3 В на 12-вольтовый блок. Поэтому мультиметр показывает только «полная / есть запас / почти пустая», а точный процент — только BMS в приложении или шунт-монитор.

Каким током заряжать LiFePO4

Ток заряда считают в долях ёмкости C. Комфортный для ресурса диапазон — 0,2–0,5 C: для батареи 100 А·ч это 20–50 А, для 200 А·ч — 40–100 А. Большинство LiFePO4 допускает и 1 C, но предельный ток определяет BMS: если она рассчитана на 100 А, задавать инвертору 120 А заряда нельзя — защита будет отключать батарею. Длительный и максимальный ток заряда ищите в паспорте или в карточке модели.

Чем ниже ток, тем медленнее, но мягче для ячеек. Для графика отключений, когда между ними 3–4 часа света, обычно ставят 0,3–0,5 C — так батарея успевает набраться к следующему отключению.

До какого напряжения можно разряжать LiFePO4

Технически BMS отключит батарею сама, когда самая слабая ячейка опустится примерно до 2,5 В — для 12-вольтового блока это около 10 В. Но работать «до отсечки» каждый день не стоит: ресурс LiFePO4 заметно растёт, если оставлять 10–20% запаса. Поэтому в инверторе предел разряда (low DC cut-off или SOC-отсечку) ставят на ≈12,0 В для 12,8 В, ≈24 В для 25,6 В и ≈48 В для 51,2 В, либо на 10–20% заряда, если инвертор видит SOC по связи с BMS.

График разряда LiFePO4 выглядит как полка: после короткого спада с 13,4 В напряжение долго держится около 13,0–13,2 В и только в последние 10% резко падает. Именно поэтому отсечку по напряжению ставят с запасом — в конце кривой напряжение падает очень быстро.

Зарядное для LiFePO4: какое подходит

• Профиль LiFePO4 (Lithium). Зарядное устройство должно заряжать CC/CV до 14,2–14,6 В на 12-вольтовый блок и останавливаться. Режимы «десульфатация», «выравнивание» (equalize) и «восстановление» для лития вредны: это импульсы 15 В и больше.
• Напряжение системы. Для 24-вольтовой батареи нужно зарядное на 24 В LiFePO4, для 48 В — отдельно 15S или 16S, в зависимости от батареи.
• Ток. 0,2–0,5 C от ёмкости: для 12,8 В 100 А·ч — зарядное на 20–40 А. Слабое устройство на 10 А будет заряжать такую батарею больше 10 часов.
• Автомобильное зарядное. Обычное свинцовое подходит разве что в крайнем случае и только без режима десульфатации: оно часто не доводит LiFePO4 до 100%, а «умные» модели могут считать литиевую батарею неисправной.
• В системе резервного питания отдельное зарядное чаще всего не нужно: батарею заряжает гибридный инвертор, ИБП или солнечный контроллер. Отдельных зарядных устройств в нашем каталоге нет — заряд выполняет оборудование, к которому подключена батарея.

Как заряжать гелевый аккумулятор: пошагово

1. 1 Проверьте напряжение в покое. Если 12-вольтовая батарея показывает меньше 12,0 В, её нужно заряжать как можно скорее: глубоко разряженный гель долго стоять не должен.
2. 2 Выставьте на зарядном режим GEL. Если есть только AGM/GEL вместе — подойдёт, если напряжение абсорбции не превышает 14,4 В.
3. 3 Задайте ток 10–20% ёмкости: для 100 А·ч — 10–20 А, для 200 А·ч — 20–40 А. Больший ток гелю не нужен: он греет батарею и ускоряет высыхание.
4. 4 Подключите сначала «+», затем «−», и только потом включите зарядное в сеть. Отключайте в обратном порядке.
5. 5 Дождитесь завершения абсорбции: ток упадёт до 1–2% ёмкости, и устройство перейдёт на поддержку 13,5–13,8 В.
6. 6 После заряда дайте батарее отдохнуть 2–3 часа и проверьте напряжение: полный гель держит около 12,8–12,9 В.

Напряжение и ток заряда гелевого аккумулятора

Таблица напряжения гелевого аккумулятора

Для свинцовых батарей напряжение в покое — довольно точный показатель заряда, в отличие от LiFePO4. Измеряйте через 2–3 часа после заряда или нагрузки.

Сколько заряжать гелевый аккумулятор

Грубо: ёмкость, которую нужно вернуть, делим на ток и добавляем 2–4 часа на абсорбцию. Батарея 100 А·ч, разряженная до 50%, при токе 10 А набирает 50 А·ч за 5–6 часов основного заряда плюс абсорбция — вместе 8–10 часов. При 20 А — около 5–7 часов. Поэтому гель и AGM плохо чувствуют себя при графике «4 часа есть, 4 часа нет»: они просто не успевают зарядиться полностью, а хронический недозаряд — самая частая причина сульфатации.

Чем заряжать гелевый аккумулятор и можно ли простым зарядным

Подходит любое устройство с режимом GEL или с регулируемым напряжением, не превышающим 14,4 В: автоматическое зарядное, гибридный инвертор, ИБП с внешней батареей, солнечный контроллер. Старые трансформаторные зарядные без автоматики, которые «гонят» батарею до 15–16 В, для геля непригодны: при таком напряжении в геле образуются пузырьки газа и пустоты, которые уже не восстанавливаются.

Можно ли заряжать гелевый аккумулятор простым автомобильным зарядным? Можно, если у него есть режим AGM/GEL или максимальное напряжение ограничено на уровне 14,4 В, а ток выставляется. Режим «зимний» или «Ca/Ca» с напряжением 14,8–16 В — нет.

Почему гелевый аккумулятор быстро разряжается

• Хронический недозаряд. Батарею не доводят до абсорбции — на пластинах накапливается сульфат, и полезная ёмкость падает.
• Глубокие разряды. Регулярный разряд ниже 50% сокращает ресурс в разы.
• Холод. Около 0 °C свинцовая батарея отдаёт заметно меньше ёмкости, чем при +20 °C.
• Большой ток. От мощной нагрузки (например, инвертора на 2 кВт от одной 12-вольтовой батареи) реальная ёмкость меньше номинальной.
• Возраст и перезаряд. Напряжение выше 14,4 В «высушивает» гель; после нескольких сотен циклов ёмкость просто исчерпывается. Проверить это можно нагрузочной вилкой или контрольным разрядом — об этом в статье что такое AGM, гель и LiFePO4.

Заряд от инвертора, генератора и солнца

От гибридного инвертора. В меню выберите тип батареи: LiFePO4 (LIB), если инвертор связан с BMS по CAN/RS485, или USER с ручным вводом напряжений из паспорта. Задайте максимальный ток заряда не больше допустимого для BMS и предел разряда с запасом 10–20%. Как это делается в меню Deye, мы разобрали отдельно — в статье настройка и подключение Deye.

От генератора. Батарею не подключают к генератору напрямую — генератор подают на вход переменного тока инвертора, а заряд ведёт инвертор по своему профилю. Учитывайте, что генератор одновременно питает нагрузку и заряд: при токе заряда 50 А на 24 В это ещё около 1,3 кВт сверху. Ровнее всего заряд идёт от инверторных генераторов.

От солнечных панелей. Через MPPT-контроллер (отдельный или встроенный в инвертор) с тем же профилем батареи. Простой PWM-контроллер без профиля LiFePO4 для лития не подходит.

Где и при каких условиях заряжать

• LiFePO4 на морозе. Заряжать ниже 0 °C нельзя — только разряжать в пределах паспорта. У некоторых моделей есть защита от заряда в холоде, но рассчитывать стоит на тёплое помещение. Рабочий диапазон в характеристиках каталога — например, −20…+60 °C у Kepworth 12V/100Ah — относится к работе в целом, а допустимая температура заряда обычно уже.
• Можно ли заряжать гелевый аккумулятор в квартире? Да: гель — герметичная батарея VRLA, и при правильном напряжении газовыделение ничтожное. Главное — не превышать 14,4 В и не ставить батарею возле радиатора отопления.
• Вентиляция и пространство. Во время заряда большим током батареи и кабели греются; между батареями оставляйте несколько сантиметров.
• Клеммы и предохранитель. Перед зарядом проверьте затяжку клемм и наличие предохранителя на плюсовом проводе — слабый контакт под током 50–100 А нагревается.

Батареи с профилями заряда в паспорте — в разделе аккумуляторы, отдельно LiFePO4 и батареи на 48 В, как DYNESS B4850 или Kepworth 24V/200Ah. Сколько ёмкости нужно под ваши приборы, посчитает калькулятор аккумулятора, а как подобрать батарею под конкретный инвертор — в статье как выбрать аккумулятор для инвертора.