Батарея LiFePO4 складається з послідовно з'єднаних комірок — 16 штук у 48-вольтовій. Вони ніколи не бувають абсолютно однаковими, і з часом одна-дві починають «тікати»: заряджаються раніше за інші або раніше розряджаються. BMS бачить це і обриває заряд або розряд, хоча в інших комірках ще є енергія. Батарея ніби втрачає ємність, хоча комірки цілі. Нижче — що з цього приводу з'ясували власники самозбірок і готових батарей.
Чому розбаланс видно лише на краях заряду
У LiFePO4 дуже пласка крива напруги: між 10 і 90 % заряду напруга комірки змінюється лише на десяті частки вольта. Тому посередині розряду різниця між комірками майже не видна, навіть якщо за ємністю вони розійшлися помітно. Розбаланс проявляється тільки:
- вгорі — коли одна комірка першою підскакує вище 3,5–3,6 В, а інші ще на 3,4 В;
- внизу — коли одна першою падає нижче 3,0 В.
Звідси практичне правило: оцінювати баланс треба майже на повному заряді. Якщо близько 100 % різниця між комірками більша за 0,05 В, балансування не встигає або якась комірка слабша.
Пасивний і активний балансир
| Пасивний (у більшості BMS) | Активний балансир | |
|---|---|---|
| Як працює | розсіює надлишок у теплі з «верхньої» комірки | перекачує енергію з високої комірки в низьку |
| Струм балансування | десятки міліампер | 1–2 А і більше |
| Коли працює | тільки вгорі, вище порогу напруги | залежно від налаштувань, часто теж лише вгорі |
| Для кого | нові однакові комірки, щоденний повний заряд | великі збірки, короткі вікна заряду, комірки різного віку |
Слабке місце пасивної балансировки — її повільність: на батареї 280–314 А·год десятки міліампер вирівнюють розбіжність днями. Тому власники великих самозбірок майже завжди ставлять активний балансир на 2 А.
Головна причина розбалансу під час відключень
Показовий випадок із чату: дві збірки на 87 і 47 циклів, світло дають на 1–2 години між відключеннями, струм заряду підняли до 200 А, щоб встигнути зарядитися. Через кілька тижнів — сильний розбаланс, особливо на старішій збірці.
Механізм простий: балансування працює лише вгорі, а при короткому вікні і великому струмі батарея або не доходить до верхньої ділянки, або проскакує її за хвилини. Комірки не встигають вирівнятися — розбіжність накопичується з кожним циклом.
Що допомагало:
- зменшити струм заряду — власник знизив з 200 до 130 А, розбаланс помітно зменшився;
- періодично давати батареї постояти на заряді — кілька годин на верхній напрузі, поки струм не впаде майже до нуля. Навіть раз на кілька тижнів це повертає баланс;
- перевірити з'єднання — погано затягнута шина між комірками дає ту саму картину, що й слабка комірка.
Балансування нових комірок перед збиранням
Для самозбірок власники одностайні: комірки треба вирівняти до складання в батарею. Поширений спосіб — з'єднати всі комірки паралельно і зарядити до однакової напруги (топ-балансування). Власник, що заряджав 16 комірок по 280 А·год у паралелі, витратив на це близько тижня з кількома зарядними пристроями. Детальніше — у досвіді власників.
Безпека: комірки LiFePO4 великої ємності дають струм короткого замикання в тисячі ампер. Під час паралельного з'єднання і стягування працюйте ізольованим інструментом, знімайте каблучки й годинник, не кладіть металеві предмети на клеми. Затягуйте шини з моментом, указаним виробником комірок: і недотягнута, і перетягнута шина грітиметься.
«Не повністю заряджається» — не завжди розбаланс
Часта скарга: батарея показує 90–99 % і не доходить до 100 %. Часто це не розбаланс, а лічильник заряду BMS, який збився. BMS рахує заряд за струмом і «калібрується» тільки при повному заряді — коли батарея довго стоїть на верхній напрузі, а струм падає майже до нуля. Якщо заряд щоразу обривається раніше, показник поступово пливе. Досить кілька разів дати батареї повний заряд до спаду струму. Детальніше — в статті про налаштування заряду.
Коли комірку треба міняти
Власник, у якого BMS записала перезаряд однієї комірки, що простояла так близько 10 годин, побачив: у двох комірок виріс внутрішній опір, одна трохи здулася. Ознаки, що балансуванням уже не обійтися:
- одна й та сама комірка стабільно першою тікає вгору і першою падає вниз — у неї менша ємність;
- внутрішній опір помітно вищий, ніж у сусідніх;
- видиме здуття корпусу.
Здуту комірку залишати в батареї не варто: заміна однієї комірки дешевша за ризик. Нову комірку перед установкою вирівнюють за напругою з рештою.
Підсумок
- Розбаланс видно лише майже на повному заряді — перевіряйте різницю між комірками там.
- Пасивне балансування повільне; для великих збірок і коротких вікон заряду ставлять активний балансир.
- Короткі вікна заряду з великим струмом — головна причина розбалансу під час відключень. Зменшіть струм і періодично давайте батареї дозарядитися до кінця.
- Нові комірки вирівнюють до складання батареї.
- Комірку, що здулася або стабільно відстає, міняють.
Читайте також: підготовка станції до зими · кабель між акумулятором та інвертором · LiFePO4 чи AGM.
