Baterias de lítio 4: Carregar a bateria
Nada mais fácil do que carregar uma bateria de lítio :
- Você se conectar a uma corrente contínua corrente máxima de fonte é limitado a 0, 3C (120A para uma bateria de 400Ah) e a tensão máxima limitada em 13, 8V
- Quando a tensão atinge 13, 8V e que a corrente cai para 0, 025C (10A para uma bateria de 400Ah), parar a carga.
- Uma vez que a bateria esteja descarregada para 20% SOC, Faça de novo…
Desde que escrevi este artigo desenvolvi um BMS que atende exatamente às necessidades de proteção e longevidade de uma bateria de lítio para energia de um local isolado (barco, carro de acampamento, casa, local industrial). A pedido de amigos navegadores eu industrializado. Agora está à venda no meu site: https://www.taobms.com
Bom… em carga prática sistemas que foram projetados para as baterias de chumbo-ácido não são capazes de operar desta forma. Mas com escolhas sábias do material e algumas precauções pode ser abordado. É importante garantir uma carga de bateria boa, sem sobrecarga dela e permanecendo na faixa de operação dos remetentes.
Neste artigo, Após um lembrete das características de uma carga de bateria de lítio eu detalharei as precauções a tomar para usar os equipamentos existentes, e, finalmente, para abordar o caso específico do alternador.
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Características de carga de uma lítio bateria
Este gráfico é extraído dos dados publicados por Powerstream em 2014 – www.PowerStream.com -Quem testou quatro marcas de pilhas de lítio por acusando-os de diferente tensão máxima (3, 0V para 4, 2V) e medindo-se o estado de carga assim obtidos (SOC %). Os resultados das diferentes marcas estão muito próximos um do outro e eu aqui representada uma curva mediana.
O que podemos inferir desta experiência para uma bateria de 12 Volt (4 células em série) :
- 13,2 Volt (3,3 volts por célula) Não é suficiente para carregar a bateria
- 13,6 Volt (3,4 volts por célula) é o suficiente para carregar a bateria ao redor 100% SOC
- Uma tensão superior 13,8 Volt (3,45 volts por célula) com certeza carregará a bateria mais rapidamente, Mas é suficiente para substituí-lo.
- A 0,1 Volt quase indo de baixa a carga a sobrecarga de uma célula. Portanto, é irrealista querer evitar a sobrecarga de ajustar a tensão, garantindo um perto de carregar 100% SOC.
Até que atinja o nível da bateria 90-95% a tensão de uma célula de lítio varia muito pouco e absorve todo o poder que nós lhe forneceu.
Bateria Winston: Curvas de corrente constante de carga
Como carregar uma bateria de lítio :
É uma carga, em duas fases :
- Corrente constante (CC) : Limitar a corrente de 0, 3C ou menos depois que a pressão aumenta muito lentamente até a tensão máxima definida (entre 13,8 volts 14,0 Volt)
- Constante de tensão (CV) : a tensão é fixa (13,8 Volt) e a corrente diminuirá rapidamente - a bateria está cheia (100% SOC) Quando a corrente cai abaixo de 0, 025C.
A maioria dos sistemas de apoio que temos em nossos iates nos permitem abordar esta situação ideal :
- A corrente máxima é definida pela especificação do carregador / regulador de
- Eles permitem limitar a tensão máxima
- Mas geralmente não há nenhuma opção para parar o carregamento de acordo com a corrente residual
É- Que bateria vai chegar 100% SOC se eu não cobrar a 13, 8V ?
Haste Collins (HTTPS://marinehowto.com), um fuzileiro de engenheiro eletricista especialista que instala e testa para baterias de lítio muitos anos, feita regularmente testes de capacidade em uma frota de bateria de lítio 400Ah (Winston). Uma temperatura ambiente de 25 ° C carrega a bateria em 13, 8V e parar a carga quando a corrente cai a 10A (0,025C). Mede o tempo de descarga da bateria com uma corrente constante de 30A e para quando a tensão atinge 11, 2V (2,8V por célula). A capacidade é o tempo de descarga x 30A.
Depois 550 ciclos, que a bateria fornece 419Ah !! Nada mal para uma bateria de 400Ah…
Então, se a bateria pode oferecer mais do que sua capacidade de carregamento em 13, 8V, Por que aplicar uma maior tensão e risco de dano ?
As baterias não precisam ser recarregadas em 100% para bem - eles preferem estar entre 50 e 60% SOC. Eu carrego meu lítio bateria para 100% SOC aproximadamente uma vez a cada seis semanas para validar a calibragem da bateria monitorar e controlar a célula de equilíbrio.
Precauções a tomar com equipamento existente
A carga em três fases
A maioria dos carregadores e reguladores é programada para carregar uma bateria em três fases :
- Corrente constante (Em massa) : a corrente máxima é fornecida até que a tensão atinge um certo nível (tensão em massa)
- Tensão constante (Absorção) : A tensão é fixa (tensão de absorção) Enquanto o actual declínio gradualmente - a duração desta fase é frequentemente fixada no tempo
- Mantém a tensão de (Carro alegórico) : uma baixa tensão é aplicada à bateria para mantê-la carregada
Dois desafios que enfrentamos : Como parar a fase de absorção até a sobrecarga da bateria, e como eliminar a fase Float.
-> Parar a fase de absorção :
Quando a minha bateria está perto deles 100% SOC, Eu estou observando de perto a tensão e a corrente. Com uma carga atual entre 80A e 100A, Uma vez que a tensão atinge 13,8 volts e que mantém o regulador, a corrente cair muito rapidamente para passar sob o 0, 025C em 30 minutos. Se a corrente de carga é inferior (painéis solares), Ele é quase 0, 025C quando a tensão atinge 13,8 Volt.
Manter a tensão de 13,8 Volt (ou mais) Uma vez que a carga está completa, pode danificar a bateria.
Definir o comprimento máximo da fase de absorção dos carregadores e reguladores.
- Para o carregador de alta corrente, limitar a fase de absorção de 30 minutos
- Carregadores de corrente baixa, limite entre a fase de absorção 0 e 15 minutos
-> Remoção da fase Float :
Geralmente não é possível eliminar esta fase. A maneira em torno deste problema é definir a tensão de flutuação baixa o suficiente para evitar a sobrecarga da bateria.
Como visto acima, uma tensão de 13,2 Volt (3,3V por célula) Não carregue a bateria. Então essa tensão, Se aplicado por longos períodos, deve ter certeza de não sobrecarregar a bateria.
Ajustar a tensão flutuar carregadores e os reguladores para 13,2 Volt
' Predefinição 'Lithium' de alguns carregadores
Alguns carregadores tem uma opção para carregar as baterias de lítio. Muitas vezes as tensões predefinidas para esta opção são demasiado elevadas. Perfil 'lítio' um carregador grande marca tem uma tensão de absorção de 14, 6V e tensão flutuam de 14, 4V!!! Felizmente todas estas tensões também são programáveis. Portanto, verifique as tensões da opção "lithium" de seus carregadores e reguladores.
Definir a tensão de carga granel/absorção 13,8 Volt
Meça a voltagem da bateria
Muitos carregadores e reguladores (Se não a maioria) Meça a tensão da bateria para o nível dos cabos que conectam a bateria. Como há uma queda de tensão nos cabos e conexões entre a bateria e carregador, a tensão nos terminais da bateria é menor do que o carregador de tensão controlada.
Exemplo de :
Um cabo de 50 mm2 (AWG 1/0) o cobre tem uma resistência de 300 mOhm por quilómetro
Cada conexão bem feito e não oxidado tem uma resistência da ordem de 0,02 mOhms
Com 14 metros (2 x 7 m) cabo de 50mm 2 entre o carregador e a bateria e um par de encaixes (terminais de bateria, corta-circuito, fusível, derivação, Solenoide, ônibus…) a resistência total do circuito entre o carregador e a bateria é da ordem de 4,5 mOhms.
Com uma corrente de carga de 100 A, a queda de tensão entre o carregador e a bateria é 0,45 Volt. Nestas condições, Se o carregador controla em 13, 8V, a tensão será de apenas 13 anos, 35V aos terminais da bateria (3, 34V por célula)… NÃO O SUFICIENTE PARA CARREGAR A BATERIA.
Uma boa ideia seria aumentar a tensão do controle carregador, de qualquer, no exemplo acima, aos 14 anos, 25V ter 13, 8V bateria. É bom quando a corrente é de 100 um., Mas quando cai para 20, a queda de tensão é de apenas 0, 1V e reunir-se com 14, 15 v nos terminais da bateria !
A solução é ter os carregadores e os reguladores que têm uma sonda de tensão externa. Esta sonda é conectada diretamente à bateria e não sabe - então medir a tensão da bateria sem queda de tensão.
Adquirir carregadores e reguladores que estão equipados com uma sonda de tensão externa que não poder.
No TAO, o controlador solar Victron MPPT 150/70 Não tem nenhuma sonda de tensão externa e por ajustar a tensão de absorção em 13, 8V, ele alterna para absorção, Então flutuar até que a bateria está cheia. Que reconciliado a bateria solar controlador, aumentou a seção do cabo que conecta a bateria e definir a tensão de absorção para 14, 0V - os interruptores de regulador para o modo de absorção quando a bateria está cheia e não há nenhum aumento vergonhoso o nível da bateria.
Compensação de temperatura
Para carregar uma bateria de lítio é desnecessário e pode ser prejudicial para compensar os parâmetros de carga, dependendo da temperatura.
Remover as sondas dos carregadores e reguladores e/ou ajustar a compensação de temperatura para 0 mV / ° C
Muitas vezes, os carregadores e os reguladores que temos a bordo não cumprir estas recomendações. A avaliar os riscos associados e a assumir as suas responsabilidades…
Algumas mudanças bastante simples podem ser usadas para contornar as limitações de nossos reguladores (como eu fiz com meu controlador solar) sem pôr em perigo a saúde de lítio bateria.
Mas se seus sistemas existentes não permitem programar os parâmetros de tensão, compensação de temperatura e tempo, a melhor escolha é substituir. Certifique-se que os carregadores novos / os reguladores estão equipados com uma sonda de tensão externa que não poder, e permitir a programar todos os parâmetros.
Alternador
Talvez você notou que o alternador 80A montado conforme norma sobre o motor do seu iate fornece a maior parte do tempo uma corrente inferior a 40A ? Esta é a forte resistência interna de uma bateria de chumbo-ácido… que aumenta ao mesmo tempo que a carga da bateria. Então, embora um alternador 80A praticamente nunca funciona a plena carga - mas na maior parte inferior 50% capacidade. Alternadores de série são geralmente projetados para este modo de operação.
Se este mesmo alternador é ligado a uma bateria de lítio (Quem tem uma baixa resistência interna), a corrente de carregamento será limitado apenas pela capacidade do alternador. Por conseguinte, fornecerá todo o poder que ele tem a oferecer quando operando a plena carga praticamente até que a bateria está cheia. Super ! Você diz… Mas o problema é que nenhuma série de alternador é projetado para operar a plena carga por longos períodos. Vai esquentar e eventualmente entregar o espírito.
A única solução para não queimar o alternador é capaz de limitar a corrente máxima que ele fornece e assim trabalhar abaixo da capacidade total. Isso requer um regulador externo.
O regulador externo deve ter uma sonda de tensão externa e todos os seus parâmetros programáveis pelo usuário :
- tensões a granel, absorção e flutuador
- duração de cada fase da carga
- limitação da corrente de carga máxima
- Dependendo da temperatura do alternador atual limitar
Alternadores de TAO :
Infelizmente, não há muita escolha… também eu achei que um único fornecedor com equipamento adaptado : Balmar
Se você souber de outros, Por favor, avise-me.
Então, para o TAO, fiz a escolha instalar alternadores Balmar 6-série de 100 em substituição direta de 80 A montado em série dos motores Yanmar. Estes alternadores são equipados com ventilador duplo para esfriar e são projetados para fornecer constantemente alto uma corrente a uma velocidade baixa (Qual é a velocidade de cruzeiro em um veleiro).
Cada alternador é conduzido por um regulador externo Balmar "MC-614" que satisfazem os critérios acima. Além disso, eu instalei um Balmar 'Centerfielder II' caso isso, Quando ambos os motores estão executando, sincroniza os alternadores para eficiência máxima.
Próximo artigo : Implementação
Outros artigos sobre baterias de lítio:
Menu de… Prática > Técnica > Lítio
Olá,
Estas configurações são válidas para esta bateria?
https://french.alibaba.com/product-detail/Blue-Carbon-48V-200ah-lithium-ion-1600201844707.html
A tensão de carregamento recomendada é 48,4 Volt
graças a me ajudar
Quanto tempo leva para o kit BMS chegar na Espanha?
Olá Nicolàs
O kit TAO BMS já está disponível no site da TAO Performance: https://www.taoperf.com.
O envio para a Espanha leva cerca de uma semana.
Oi, Philippe.,
...… e o equilíbrio da célula inicial, Ele fez como?
Amigável,
Philippe