Li-ion и LiFePO4 · выравнивание групп
Балансировка аккумуляторов
В литиевой батарее группы ячеек со временем расходятся по заряду: одна раньше заряжается, другая раньше разряжается, и плата защиты отключает всю батарею по худшей. Балансировка выравнивает группы и возвращает ёмкость — если причина в разбалансе, а не в износе.
- ≈ 100 чпассивно выравнивать 5 А·ч током 50 мА
- ≈ 5 что же активной платой на 1 А
- 4,9 из 594 отзыва на Авито
Откуда берётся разбаланс и куда пропадает ёмкость
Одинаковых ячеек не бывает: у каждой немного свой саморазряд, ёмкость и внутреннее сопротивление, а в корпусе одни греются сильнее других. Поэтому последовательные группы со временем расходятся по заряду.
Плата защиты следит за каждой группой. Заряд она прекращает, когда до верхнего порога дошла первая группа, разряд — когда до нижнего дошла первая. Если одна группа всё время впереди, а другая отстаёт, батарея не заряжается и не разряжается до конца: ёмкость в ней есть, но взять её нельзя.
Пример. LiFePO4 12 В, в конце заряда группы показывают 3,65 · 3,40 · 3,38 · 3,39 В. Плата останавливает заряд по первой, и батарея стоит на 13,8 В вместо 14,6 В — недозаряд при исправном зарядном.
Признаки разбаланса
Группы меряют на балансировочном разъёме или смотрят в приложении smart-платы. Цифры — ориентир для батареи, которая постояла без нагрузки.
| Что заметно | Что замерить | Норма | Пора выравнивать |
|---|---|---|---|
| Батарея заряжается быстрее обычного и раньше садится | группы в конце заряда | разброс до 0,05 В | больше 0,1 В |
| Плата отключает под нагрузкой, хотя индикатор показывает заряд | группы под нагрузкой | просадка одинаковая | одна проседает сильнее |
| В конце заряда зарядное то включается, то отключается | группы в конце заряда | доходят вместе | одна упирается в порог |
| Молодая LiFePO4 отдаёт заметно меньше паспорта | группы у верхней границы | разброс до 0,05 В | больше 0,1 В |
У LiFePO4 напряжение в середине заряда почти не меняется, и разбаланс там не виден: группы с разным зарядом показывают одно и то же. Сравнивайте их в конце заряда, у 3,5–3,65 В.
Пассивная и активная балансировка
Пассивная
- Как работаетсжигает лишнее в резисторах
- Ток выравниваниядесятки мА
- Когда работаетобычно в конце заряда
- Теплогреет плату
- Где хватаетнебольшие Li-ion сборки
- Ценаесть в простой BMS
Активная
- Как работаетперекачивает заряд
- Ток выравниваниядо нескольких А
- Когда работаетпри разбросе выше порога
- Теплопотерь меньше
- Где нужнаLiFePO4 от 100 А·ч
- Ценадороже
Пассивная плата выравнивает, только отбирая заряд у лидеров, и на крупных ячейках ей не хватает тока. Активная переносит энергию от высоких групп к низким, но и она не вылечит группу, которая потеряла ёмкость.
Сколько времени занимает выравнивание
Время — это ёмкость группы, умноженная на разбаланс и делённая на ток балансировки. Для примера взят разбаланс 5 % ёмкости.
| Батарея | Перенести | Пассивно, 50 мА | Активно, 1 А |
|---|---|---|---|
| Li-ion 36 В 10 А·ч | 0,5 А·ч | 10 ч | 30 мин |
| Li-ion 48 В 20 А·ч | 1 А·ч | 20 ч | 1 ч |
| LiFePO4 12 В 100 А·ч | 5 А·ч | 4 сут | 5 ч |
| LiFePO4 48 В 280 А·ч | 14 А·ч | 12 сут | 14 ч |
Пассивная балансировка к тому же работает только в конце заряда, поэтому на деле растягивается на недели. Крупную LiFePO4 без активного балансира быстрее выровнять вручную.
Как балансируем батарею в мастерской
- Замер в покоеМеряем каждую группу после отдыха батареи и смотрим разброс.
- Заряд до верхаЗаряжаем до верхней границы и меряем снова: у LiFePO4 разбаланс виден только здесь.
- ВыравниваниеДозаряжаем отстающие группы или снимаем лишнее с лидеров, пока разброс не уйдёт.
- Контрольный циклРазряжаем на электронной нагрузке и смотрим, одинаково ли группы отдают ёмкость.
- ВыводЕсли группа снова убегает вперёд или отстаёт, дело в износе — предлагаем замену группы или платы.
Платы балансировки: что ставить
Плата BMS со встроенной пассивной балансировкой — стандарт для большинства сборок. Её хватает, если ячейки новые, из одной партии и небольшой ёмкости.
Отдельная плата активной балансировки ставится рядом с BMS и подключается к тем же выводам групп. Это разумное дополнение для LiFePO4 от 100 А·ч и для старых батарей, где группы расходятся быстрее. Защиту она не заменяет: отключать батарею при перезаряде и переразряде всё равно должна BMS.
Smart-плата с активной балансировкой и Bluetooth объединяет защиту, выравнивание и показ каждой группы в телефоне. Для крупных батарей под дом, лодку и солнечные панели это самый удобный вариант. Подробнее о выборе — в разделе плат BMS.
При сборке новой LiFePO4 ячейки выравнивают ещё до соединения в цепь: соединяют параллельно и заряжают до верхней границы. Тогда плате остаётся только держать баланс.
Частые вопросы
Нужна ли балансировка литиевым аккумуляторам?
Да, если ячеек в цепи больше одной. Одиночной ячейке выравниваться не с чем, а в батарее из нескольких последовательных групп разбаланс копится всегда — вопрос только в скорости. Поэтому в литиевой сборке нужна плата с балансировкой, а когда её не хватает — выравнивание вручную.
Как проверить балансировку батареи из 18650?
Зарядите батарею полностью, дайте ей постоять полчаса и померьте напряжение каждой группы на балансировочном разъёме. Для Li-ion разброс до 0,05 В — норма, больше 0,1 В — группы разошлись. Если после выравнивания разброс быстро возвращается, в батарее есть слабая группа.
Что лучше: активная или пассивная балансировка?
Для небольших Li-ion сборок из новых ячеек хватает пассивной. Для LiFePO4 от 100 А·ч, старых батарей и сборок, где группы быстро расходятся, лучше активная: её ток в десятки раз выше. Активный балансир не заменяет плату защиты и работает вместе с ней.
Можно ли поставить плату балансировки вместо BMS?
Нет. Плата балансировки только выравнивает группы, но не отключает батарею при перезаряде, переразряде, перегрузке и коротком замыкании. Без BMS одна ошибка зарядного или замыкание проводов может закончиться сильным нагревом ячеек. Балансир ставят в дополнение к плате защиты.
Балансировка Li-ion и LiFePO4 — есть разница?
Есть. У Li-ion напряжение заметно меняется с зарядом, и разбаланс видно почти в любой момент. У LiFePO4 в середине заряда напряжение стоит почти ровно, поэтому группы сравнивают и выравнивают у верхней границы, около 3,5–3,65 В. На половине заряда балансировка LiFePO4 почти бесполезна: плата выравнивает напряжение, а не заряд.
Вернёт ли балансировка ёмкость старой батарее?
Только ту часть, которая пропала из-за разбаланса. Если группа потеряла ёмкость от износа, после выравнивания она снова первой упрётся в порог. Это видно на контрольном разряде, и тогда нужна замена группы.
Сколько стоит балансировка?
Цену называем после замера: она зависит от размера батареи и того, насколько разошлись группы. Если окажется, что нужна замена группы или платы, скажем об этом до начала работы.
Смотрите также
Заявка мастеру
Напишите, что за батарея и как она себя ведёт
Павел ответит в течение часа в рабочее время. Нужно знать напряжение системы, ток или модель мотора и сколько часов работы вы ждёте. Если не знаете — пришлите фото шильдика техники.
Быстрее всего в Telegram или WhatsApp, или по телефону +7 996 199-77-11.