Как заряжать литий железо фосфатный аккумулятор? Напряжение, ток, инструкция

Литий-железо-фосфатный аккумулятор заряжают не так, как свинцовый. Другой профиль напряжений, другие ограничения. Зарядное устройство от AGM здесь не просто неэффективно: оно сокращает ресурс батареи. Дальше о том, что нужно для LiFePO4 на 51,2 В, с реальными цифрами по оборудованию, которое мы продаём.

Границы темы: всё ниже относится к стационарным сборкам 48/51,2 В для дома и резервного питания. Сборки на 12 и 24 В мы не продаём. Если вы ищете аккумулятор для авто, лодки или кемпера, эта статья не поможет: химия там та же и принципы заряда одинаковы, но все напряжения меньше кратно количеству ячеек, поэтому цифры отсюда к ним не применяются. А если нужна автономия для дома, вам сюда, и начать можно с каталога LiFePO4 аккумуляторов.

Чем заряжать LiFePO4

В стационарной системе отдельное зарядное устройство не нужно. Зарядкой управляет гибридный инвертор. Он берёт энергию из сети или с солнечных панелей и сам формирует профиль заряда. Останавливается тоже сам, когда батарея сообщает, что заполнена.

Поэтому вопрос «каким зарядным заряжать» на практике сводится к вопросу «какой инвертор поставить». С внешней сборкой 48/51,2 В в нашем каталоге работают:

Ловушка при подборе. В сериях Deye SUN и Veichi VH есть ещё и высоковольтные модели: шина аккумулятора 160-800 В у Deye и 85-450 и 135-750 В у Veichi, то есть сборка на 51,2 В к ним не подключается вообще. Ориентироваться здесь на мощность нельзя. У Deye высоковольтные модели действительно начинаются от 30 кВт, так что «тот же SUN, но на 30 кВт» под имеющуюся батарею 51,2 В не выйдет. А вот у Veichi VH высоковольтное исполнение стартует уже с 3 кВт (VHS-3K-30-H, VHS-3.6K-30-H), и оно слабее единственного низковольтного VHS-5K-L01-K на 5 кВт. Смотрите шину АКБ в карточке товара, не киловатты.

Системы Marstek Venus на 1,2-6 кВт стоят отдельно: это моноблоки с уже встроенной батареей LiFePO4 на 2-10 кВт·ч. Они заряжают собственный аккумулятор, и внешний модуль к ним не подключают. Если у вас уже есть сборка 51,2 В, Venus не ваш вариант.

Отдельных зарядных устройств и MPPT-контроллеров мы не продаём. В стационарной системе с гибридным инвертором они не нужны, а нужны они для автономии 12 В, и этого направления мы не ведём.

Чего использовать нельзя:

• Зарядное устройство для свинцовых АКБ. У него есть десульфатация и выравнивание (импульсы и длительное повышенное напряжение, полезные свинцу и вредные литию). Проблема в конечном напряжении: свинцовый профиль держит шину выше 57,6 В, а это уже верхний рабочий предел модулей нашего каталога.
• Автомобильная зарядка. То же самое, плюс в большинстве таких устройств профиль зашит намертво, без возможности выбрать литий.
• Старый ИБП под свинец. Заработает только если в нём можно выставить конечное напряжение не выше 57,6 В и полностью отключить выравнивание. Если профиль неизменен, литиевую батарею ставить нельзя.

О порядке величин: модули 51,2 В у нас стоят от 37 800 грн (Deye SE-G5.1-PRO-B на 5,12 кВт·ч) до примерно 195 000 грн за 25 кВт·ч. Гибридные инверторы под низковольтную шину начинаются от 25 000 грн (Veichi SISV-8.2K-H), в серии Deye SUN от 43 300 грн. Цены и наличие смотрите в карточках товаров, они обновляются. Подбор пары инвертор + АКБ, протокол BMS и распиновку коммуникационного кабеля мы берём на себя. Это часть работы, не отдельная услуга.

Какое напряжение и ток заряда нужны LiFePO4 51,2 В

Сборка на 51,2 В — это 16 ячеек по 3,2 В последовательно (обозначение 16S). Отсюда все рабочие цифры.

Конечное напряжение заряда. Верхний рабочий предел модулей каталога — 57,6 В у Deye и Felicity, 56,16 В у Veichi. Эти значения и выставляют в инверторе.

Теперь о цифре 58,4 В, которую часто цитируют в интернете. Это 3,65 В на ячейку, то есть абсолютный предел самой ячейки, а не уставка. Выставлять её в зарядном устройстве нельзя: она не оставляет запаса на разбаланс ячеек, и BMS сработает по перенапряжению раньше, чем пакет дойдёт до этой цифры.

Профиль заряда — CC/CV: сначала постоянный ток до достижения конечного напряжения, затем постоянное напряжение с падением тока. Никакой десульфатации, никакого выравнивания свинцового типа.

Ток заряда зависит от конкретного модуля, а не от химии вообще. По нашему каталогу:

Если вы привыкли считать в ампер-часах: 200 А·ч при 51,2 В — это и есть 10,24 кВт·ч, то есть строка BALFP-512200-V1 в таблице выше. Умножайте ампер-часы на 51,2 и делите на 1000.

В таблицу не входят два модуля вне класса 16S: Deye GB-LM4.0 имеет номинал 102 В, Deye BOS-A — 38 В. Конечное напряжение 57,6 В к ним не применяется, у них другое количество ячеек. Сверяйте класс напряжения до подключения. Подробно об этом в материале 48 В против 51,2 В.

Превышать паспортный ток нельзя: BMS либо обрежет заряд, либо уйдёт в защиту. Меньший ток безопасен всегда, он лишь удлиняет время заряда.

Температура. Заряд при минусовой температуре LiFePO4 не принимает: это приводит к осаждению металлического лития и необратимой деградации. Рабочий диапазон заряда у наших моделей начинается от 0 °C, и ниже этого порога BMS заряд блокирует. Разряжаться на морозе батарея может свободно. Ограничение касается только заряда.

Есть и промежуточный случай: у части модулей ток заряда ограничен не только сверху, но и по температуре. У Veichi VCLB-5K-D01 паспортные 50 А действуют от +15 °C, а в окне 0-15 °C производитель ограничивает заряд до 20 А. Холодным утром такая батарея будет заряжаться вдвое медленнее. Это нормальная работа, а не неисправность.

Сколько времени заряжается

Время заряда считается как ёмкость, делённая на произведение напряжения и тока заряда, плюс запас на CV-стадию:

51,2 В × ток заряда = мощность; ёмкость ÷ мощность × коэффициент = время.

Счёт ведётся от полного разряда до 100%. Коэффициент зависит от того, насколько быстро вы заряжаете: до 0,5C достаточно +10%, ближе к 1C закладывайте +30-50%. На большом токе стадия постоянного тока завершается раньше, и хвост постоянного напряжения длиннее.

Для модуля на 5,12 кВт·ч с током 50 А (это как раз 0,5C) выходит 2,56 кВт мощности и около 2,2 часа. У Deye SE-F12 на 11,8 кВт·ч ток 230 А, это уже почти 1C, так что вместо «часа ровно» реально закладывать 1,3-1,5 часа.

Ограничивает здесь инвертор, а не батарея. Если модуль принимает 230 А, а инвертор отдаёт 100 А, считать надо по инвертору. Под модуль 5,12 кВт·ч с током 50 А достаточно аппарата от 5 кВт, под 10,24 кВт·ч и 100 А смотрите от 8 или 10 кВт. Для планирования под окно света это важнее, чем сама ёмкость.

Пошаговая инструкция зарядки

1. Соблюдите порядок включения. Сначала включают DC-автомат батареи, чтобы инвертор увидел пакет и сразу подхватил литиевый профиль, и только потом подают солнечные панели и сеть. Подождите, пока инвертор отрапортует батарею на экране. Deye SUN умеет работать и без батареи, но это отдельный режим «No battery», который включают осознанно, а не получают из-за неправильного порядка пуска.
2. Сверьте напряжение. Модуль на 51,2 В ставится к инвертору с поддержкой 48 В: это один и тот же класс напряжения, и шина АКБ инвертора должна быть 40-60 В. Исключения вне класса описаны выше.
3. Выберите литиевый тип батареи в инверторе. По умолчанию почти везде стоит свинцовый профиль. Это самая частая причина того, что новая система ведёт себя странно с первого дня.
4. Выставьте протокол BMS под вашу модель АКБ. Инвертор и батарея должны говорить на одном языке по CAN или RS485. Протокол выбирается вручную во всех сериях каталога: у Deye это параметр Lithium Mode — номер из списка совместимых батарей (Approved Battery), у Veichi аналогичный выбор в меню настроек АКБ.
5. Подключите коммуникационный кабель. Распиновка у разных брендов не совпадает, поэтому патч-корд «из коробки» подходит не всегда, сверяйте с инструкцией обоих устройств. Как выглядит такая несовместимость на практике, мы разобрали на реальном случае: Veichi SV + Felicity: почему инвертор не видит BMS.
6. Выставьте конечное напряжение и ток заряда по паспорту модуля, а не «с запасом».
7. Проверьте первый цикл. Заряд должен остановиться сам при достижении конечного напряжения, без срабатывания защиты BMS.

Полный монтаж системы описан отдельно: установка гибридного инвертора. Как BMS управляет зарядом изнутри: роль BMS в LiFePO4. Если ещё только подбираете батарею под имеющийся инвертор, начните отсюда: как выбрать аккумулятор для гибридного инвертора.

Как проверить состояние аккумулятора

Три уровня проверки, от самого простого к самому точному.

1. Напряжение на клеммах. Самая быстрая проверка, только измерять надо в покое: минимум полчаса без заряда и без нагрузки. Для сборки 16S на 51,2 В ориентир такой: 53,5-54 В — практически полный заряд, около 51-52 В — середина, ниже 48 В — фактически пустой пакет (для сравнения, отсечка разряда у Veichi — 45,6 В).

Под нагрузкой цифры меньше: та же наполовину заряженная батарея под током 50 А покажет 48-49 В. Это просадка, не разряд. Плато разряда у LiFePO4 очень пологое, поэтому по одному лишь напряжению на клеммах точный уровень заряда не определить. Это индикатор, а не измерение.

2. Напряжение по отдельным ячейкам — главный диагностический параметр. Смотрят не абсолютные значения, а расхождение между ячейками. Если оно растёт от цикла к циклу, это первый признак деградации или неисправной балансировки. Расхождение по ячейкам и заставляет BMS выключать пакет раньше, чем исчерпана ёмкость.

Цифра имеет смысл только вместе с моментом измерения: смотреть надо в конце заряда, когда пакет уже вышел на постоянное напряжение. На середине плато даже разбалансированная сборка покажет 10-20 мВ, потому что кривая там слишком пологая. В конце заряда ориентир такой: до 50 мВ разницы — норма, 50-100 мВ — следить каждый цикл, более 100 мВ — балансировка уже не успевает, и заряд будет обрывать самая высокая ячейка. Это практический ориентир монтажников, а не паспортный параметр конкретного модуля.

Где это посмотреть: модули BIOM с JK Smart Active BMS отдают поячеечные данные по Bluetooth в приложение, а также по CAN/RS485. Модули Deye серий SE- и RW-, а также Rosen имеют встроенный BMS с CAN и RS485, телеметрию видно на экране или в приложении инвертора. Для Felicity и Veichi протокол связи уточняйте в паспорте модуля: мы подтверждаем его под конкретную пару инвертор + батарея.

Учтите исключение: собственного BMS не имеют сборочные модули Deye BOS-A, BOS-B, BOS-G и BOS-G-PRO, а также модули BIOM серии BAHV — BAHV-100512-LFP, BAHV-300512-LFP и BAHV-314512-LFP. У BIOM это внешний блок Biom Professional CB-HV-100 или CB-HV-160 по CAN 2.0. Во всех этих случаях с инвертором общается внешний блок, а не сама батарея.

3. Реальная ёмкость. Заряжают модуль полностью, затем разряжают известной нагрузкой и считают отданную энергию. Полученное значение сравнивают с паспортным. Здесь всё зависит от критерия: паспортный ресурс (у большинства модулей каталога 6000 циклов, у BIOM BALFP-512314-V2 — 8000) считают до остаточной ёмкости 70-80%, а не до полного отказа. Deye паспортует 6000 циклов при 90% глубины разряда и 70% остаточной ёмкости, Felicity при 80% глубины разряда. То есть модуль на 5,12 кВт·ч, отдающий около 3,6-4,1 кВт·ч, формально отработал ресурс, но ещё рабочий.

Вес как косвенная проверка. У модулей каталога вес лежит в узком коридоре: 5 кВт·ч — 43,7-47,2 кг, 10 кВт·ч — 93,7-96,5 кг, 16 кВт·ч — 109-122,5 кг. Знать это нужно не только для крепления и доставки. Если модуль заметно легче паспорта, это повод потребовать протокол измерения ёмкости: недовес бывает из-за корпуса или упрощённого BMS, но чаще всего означает более мелкие ячейки, чем заявлено.

Когда менять. Повод задуматься даёт не сама потеря ёмкости, а комбинация: ёмкость заметно ниже паспортной, расхождение по ячейкам растёт с каждым циклом, BMS всё чаще выключает пакет под нагрузкой, которую раньше держал. Любое вздутие корпуса или перегрев — повод вывести модуль из эксплуатации сразу, не дожидаясь измерений.

Сколько реально живёт батарея и что съедает ресурс, разобрано в материалах о сроке службы и преимущества и подбор ёмкости LiFePO4.

Подберём пару под вашу систему. Пришлите модель инвертора и желаемую ёмкость. Подскажем совместимый модуль и дадим уставки заряда под вашу конкретную пару. Смотреть варианты: LiFePO4 аккумуляторы · гибридные инверторы.