Baterías de litio 4: Cargar la batería
Nada más fácil que al cargar una batería de litio :
- Se conecta a una corriente continua corriente máxima fuente está limitada a 0, 3 c (120A para una batería de 400Ah) y la tensión máxima limitada a 13, 8V
- Cuando el voltaje llega a 13, 8V y la corriente cae a 0, 025C (10A para una batería de 400Ah), dejar la carga.
- Una vez que la batería se descarga a 20% SOC, volver a hacerlo…
Desde que escribí este artículo he desarrollado un BMS que satisface exactamente las necesidades de protección y longevidad de una batería de litio para la energía de un sitio aislado (bote, camping, casa, sitio industrial). A petición de amigos navegantes lo industrializó. Ahora está a la venta en mi sitio web: https://www.taobms.com
Buena… en carga de práctica sistemas que fueron diseñados para las baterías de plomo no son capaces de operar de esta manera. Pero con decisiones sabias de material y algunas precauciones puede abordarse. Es importante asegurar una buena batería, sin sobrecarga le y la restante en el rango de operación de los cargadores.
En este artículo, Después de un recordatorio de las características de una batería de litio detallo las precauciones que deben tomarse para utilizar los equipos existentes, y por último para abordar el caso concreto del alternador.
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Características de la carga de una batería de litio
Este gráfico se extrae de los datos publicados por Powerstream en 2014 – www.PowerStream.com -que ha probado cuatro marcas de pilas de litio de carga con diversa tensión máxima (3, 0V a 4, 2V) y midiendo el estado de la carga así obtenida (% SOC). Los resultados de las distintas marcas están muy cerca uno del otro y aquí representa una curva mediana.
Qué podemos deducir de este experimento para una batería de 12 voltios (4 células en serie) :
- 13,2 voltios (3,3 voltios por la célula) no es suficiente para cargar la batería
- 13,6 voltios (3,4 voltios por la célula) es suficiente para cargar la batería en torno a 100% SOC
- Una tensión superior a la 13,8 voltios (3,45 voltios por la célula) definitivamente se carga la batería más rápidamente, pero es suficiente para invalidarla.
- A 0,1 V casi va de la subcarga de la sobrecarga de una célula. Por lo tanto, es poco realista para evitar la sobrecarga del ajuste de la tensión, asegurando un cierre para la carga 100% SOC.
Hasta que alcance el nivel de batería 90-95% el voltaje de una pila de litio varía muy poco y absorbe toda la energía que le proporciona.
Batería Winston: Curvas de corriente constante de carga
Cómo cargar una batería de litio :
Es una carga en dos fases :
- Corriente constante (CC) : Limitar la corriente a 0, 3 c o menos entonces que la presión aumenta muy lentamente hasta el voltaje máximo definido (entre 13,8 voltios 14,0 voltios)
- Constante de tensión (CV) : el voltaje es fijo (13,8 voltios) y la corriente disminuirá rápidamente - la batería está llena (100% SOC) Cuando la corriente cae por debajo de 0, 025C.
Mayoría de sistemas de apoyo que tenemos de nuestras embarcaciones nos permiten abordar esta situación ideal :
- La corriente máxima está definida por la especificación del cargador / regulador de
- Permiten para limitar la tensión máxima
- Pero generalmente no hay ninguna opción para detener la carga según la corriente residual
Es- Qué batería alcanzará 100% COS si no cobrar a 13, 8V ?
Rod Collins (HTTPS://marinehowto.com), un marine de Ingeniero especialista que instala y prueba de baterías de litio de muchos años, hecho regularmente las pruebas de capacidad con una flota de batería litio 400Ah (Winston). Una temperatura ambiente de 25 ° C carga la batería a los 13, 8V y detener la carga cuando la corriente cae a 10A (0,025C). Se mide el tiempo de descarga de la batería con una corriente constante de 30A y se detiene cuando el voltaje alcanza 11, 2V (2,8V por la célula). La capacidad es el tiempo de descarga x 30A.
Después 550 ciclos de que la batería proporciona 419Ah !! no está mal para una batería de 400Ah…
Así que si la batería puede entregar más de su capacidad nominal de carga a los 13, 8V, Por qué aplicar una mayor tensión y riesgo de daño ?
Las baterías no necesitan recargarse en 100% para pozo - prefieren entre 50 y 60% SOC. Cargar mi batería de litio para 100% SOC aproximadamente una vez cada seis semanas para validar la calibración de la batería de supervisar y controlar el equilibrio de la célula.
Precauciones a tomar con el equipo existente
La carga en tres fases
Mayoría de los cargadores y los reguladores está programada para cargar una batería de tres fases :
- Corriente constante (A granel) : se suministra la corriente máxima hasta que la tensión alcanza un cierto nivel (voltaje a granel)
- Voltaje constante (Absorción) : El voltaje es fijo (tensión de absorción) Mientras que la actual caída poco a poco - la duración de esta fase a menudo se fija en el tiempo
- Mantiene la tensión de (Flotador) : una tensión más baja se aplica a la batería para mantenerla cargada
Dos desafíos nos : Cómo detener la fase de absorción hasta la sobrecarga de la batería, y cómo eliminar la fase de flotación.
-> Detener la fase de absorción :
Cuando mi batería está cerca de ellos 100% SOC, Estoy viendo de cerca la tensión y la corriente. Con una carga actual entre 80A y 100A, Una vez que alcanza la tensión de 13,8 voltios y mantiene el regulador, la corriente caen muy rápidamente al pasar por debajo de los 0, 025C en 30 minutos. Si la corriente de carga es inferior (paneles solares), Es casi a 0, 025C cuando alcanza el voltaje 13,8 voltios.
Mantener la tensión 13,8 voltios (o más) Una vez completada la carga puede dañar la batería.
Establecer la longitud máxima de la fase de absorción de los cargadores y reguladores.
- Para el cargador de corriente, límite de la fase de absorción a 30 minutos
- Para los cargadores de corriente baja, límite de la fase de absorción entre 0 y 15 minutos
-> Eliminación de la fase flotante :
Generalmente no es posible eliminar esta fase. La manera de solucionar este problema es ajustar la tensión de flote lo suficientemente baja como para evitar la sobrecarga de la batería.
Como se ve arriba, una tensión de 13,2 voltios (3,3V por la célula) no se carga la batería. Así que esta tensión, Si se aplica durante largos períodos, deben asegurarse de no sobrecargar la batería.
Ajustar la tensión del flotador cargadores y reguladores para 13,2 voltios
' Preset 'Litio' de algunos cargadores
Algunos cargadores tienen una opción para cargar las baterías de litio. A menudo las tensiones para esta opción son demasiado altas. Perfil 'litio' un cargador de gran marca tiene una tensión de absorción de 14, 6V y tensión flotan de 14, 4V!!! Afortunadamente todas estas tensiones también son programables. Fin de comprobar los voltajes de la opción "litio" de sus cargadores y reguladores.
Ajuste la tensión de carga a granel/absorción a 13,8 voltios
Mida el voltaje de la batería
Muchos cargadores y reguladores (Si no la mayoría) Mida el voltaje de la batería al nivel de los cables que conectan a la batería. Ya que hay una caída de tensión en los cables y las conexiones entre la batería y el cargador, la tensión en los bornes de la batería es más baja que el cargador controlado por voltaje.
Ejemplo :
Un cable de 50 mm2 (AWG 1/0) el cobre tiene una resistencia de 300 mOhm por kilómetro
Cada conexión bien hecha y no oxidado tiene una resistencia de la orden de 0,02 mOhms
Con 14 metros (2 x 7 m) cable de 50mm 2 entre el cargador y la batería y un par de accesorios (terminales de batería, Cut-out, fusible, de la desviación, solenoide de, autobuses…) la resistencia total del circuito entre el cargador y la batería es de la orden de 4,5 mOhms.
Con una corriente de carga de 100 A, la caída de tensión entre el cargador y la batería es 0,45 voltios. En estas condiciones, Si el cargador controla a los 13, 8V, la tensión será de sólo 13, 35V a los terminales de la batería (3, 34V por célula)… NO ES SUFICIENTE PARA CARGAR LA BATERÍA.
Una buena idea sería aumentar el voltaje de control del cargador, cualquiera de los dos, en el ejemplo anterior, a los 14, 25V para tener 13, 8V batería. Es bueno cuando la corriente es de 100 un., pero cuando desciende a 20, la caída de tensión es sólo 0, 1V y reunirse con 14, 15 v en los bornes de la batería !
La solución es tener cargadores y reguladores que tienen una sonda de voltaje externo. Esta sonda está conectada directamente a la batería y no sabe - tan medir el voltaje de la batería sin caída de tensión.
Adquisición de cargadores y reguladores que están equipados con una sonda de voltaje externo que no.
En TAO, el regulador solar MPPT Victron 150/70 no tiene ninguna sonda de voltaje externo y por ajustar la tensión de absorción a los 13, 8V, cambia a la absorción, luego flotar hasta que la batería está llena. Reconcilió la batería regulador solar, aumentar la sección del cable que se conecta a la batería y ajustar la tensión de absorción a 14, 0V - los interruptores del regulador al modo de absorción cuando la batería está llena y no hay vergonzoso aumento en el nivel de la batería.
Compensación de temperatura
Para cargar una batería de litio es innecesario y puede ser perjudicial para compensar los parámetros de carga dependiendo de la temperatura.
Quite las puntas de prueba de los cargadores y reguladores o ajustar la compensación de la temperatura a 0 mV / ° C
A menudo, los cargadores y reguladores que tenemos a bordo no cumplan con estas recomendaciones. Para evaluar los riesgos y a asumir sus responsabilidades…
Unos cambios bastante simples se pueden utilizar para solucionar las limitaciones de nuestros reguladores (como lo hice con mi regulador solar) sin poner en peligro la salud de la batería de litio.
Pero si sus sistemas existentes no permite programar los parámetros de voltaje, tiempo y compensación de temperatura, la mejor opción es reemplazar. Asegúrese de que los nuevos cargadores / los reguladores están equipados con una sonda de voltaje externo que no, y permite programar todos los parámetros.
Alternador
Tal vez has notado que el alternador 80A equipados como estándar en el motor de su yate para la mayor parte del tiempo una corriente de menos de 40A ? Esta es la fuerte resistencia interna de una batería de plomo… que aumenta al mismo tiempo como carga de la batería. Aunque un alternador 80A casi nunca funciona a plena carga - pero sobre todo menos de 50% capacidad. Alternadores de la serie están generalmente diseñados para este modo de operación.
Si este mismo alternador está conectado a una batería de litio (que tiene una baja resistencia interna), la corriente de carga estará limitado sólo por la capacidad del alternador. Por lo tanto proporcionará toda la potencia que puede reunir cuando funciona a plena carga prácticamente hasta que la batería está llena. Super ! Que dices… pero el problema es que ninguna serie del alternador está diseñada para operar a plena carga durante largos períodos. Se calienta y finalmente abandonar el fantasma.
La única solución para no quemar su alternador es capaz de limitar la corriente máxima que ofrece y así trabajar por debajo de la plena capacidad. Esto requiere de un regulador externo.
El regulador externo debe tener una sonda de voltaje externo y todos los parámetros programables por el usuario :
- las tensiones a granel, absorción y flotación
- duración de cada fase de carga
- limitación de la corriente de carga máxima
- Dependiendo de la temperatura de la limitación de corriente alternador
Alternadores en TAO :
Lamentablemente no hay mucha elección… También he encontrado un solo proveedor con equipo adaptado : BALMAR
Si sabes de otro, Por favor avisa me.
Por lo tanto, para TAO hice la opción instalar alternadores Balmar 6-serie de 100 en reemplazo directo de 80 A montado en serie en los motores de Yanmar. Estos alternadores están equipados con un ventilador doble enfriar y están diseñados para proporcionar constantemente alta una corriente a baja velocidad (Cuál es la velocidad de crucero en un velero).
Cada alternador es accionado por un regulador externo Balmar "MC-614" que cumple con los criterios anteriores. Además instalé un Balmar 'Jardinera II' del caso, Cuando ambos motores están funcionando, sincroniza los alternadores para máxima eficiencia.
Siguiente artículo : Puesta en práctica
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Hola,
¿Es válida esta configuración para esta batería??
https://french.alibaba.com/product-detail/Blue-Carbon-48V-200ah-lithium-ion-1600201844707.html
El voltaje de carga recomendado es 48,4 voltios
gracias por ayudarme
Cuánto tiempo tarda en llegar el kit de BMS a España?
Hola Nicolàs
El kit TAO BMS ya está disponible en el sitio web de TAO Performance: https://www.taoperf.com.
El envío a España tarda aproximadamente una semana.
Hola Philippe,
UMM… y el equilibrado inicial de la célula, Lo hizo como?
Amistoso,
Philippe