Батарею LiFePO4 заряжают постоянным напряжением 3,5–3,6 В на ячейку и ограниченным током, а на морозе не заряжают совсем. На 12-вольтовой батарее это 14,0–14,4 В, на 24-вольтовой 28,0–28,8 В, на 48-вольтовой 56,0–57,6 В. Всё остальное делает BMS, плата защиты внутри батареи.
Ниже: цифры напряжения по паспортам, ток и время зарядки на примере, что умеет и чего не умеет BMS, почему нельзя использовать свинцовый профиль, как быть с холодом и как хранить батарею зимой. Для расчёта цифры взяты из паспортов Victron и Deye, у вашей модели читайте свой паспорт.
Напряжение заряда: сколько вольт ставить
Номинальное напряжение одной ячейки LFP: 3,2 В. Батарея на 12,8 В собрана из 4 последовательных ячеек, на 25,6 В из 8, на 51,2 В из 16. Поэтому все напряжения заряда пересчитываются умножением на число ячеек.
| Параметр (на ячейку) | 12,8 В (4 ячейки) | 25,6 В (8 ячеек) | 51,2 В (16 ячеек) |
|---|---|---|---|
| Заряд, диапазон Victron (3,5–3,6 В) | 14,0–14,4 В | 28,0–28,8 В | 56,0–57,6 В (расчёт) |
| Рекомендуемое (3,55 В) | 14,2 В | 28,4 В | 56,8 В (расчёт) |
| Поддержание, float (3,375 В) | 13,5 В | 27,0 В | 54,0 В (расчёт) |
| BMS останавливает заряд (3,75 В) | 15,0 В | 30,0 В | 60,0 В (расчёт) |
| BMS отключает нагрузку (2,8 В) | 11,2 В | 22,4 В | 44,8 В (расчёт) |
Для 12,8 и 25,6 В напряжения взяты из паспорта Victron, для 51,2 В пересчитаны на 16 ячеек. Паспорт Deye RW-M6.1 даёт рабочий диапазон 43,2–57,6 В, то есть от 2,7 до 3,6 В на ячейку: верхняя граница совпадает с расчётом. Для 48-вольтовых систем Victron советует собирать две батареи 24 В последовательно, а не четыре по 12 В: тогда ячейки балансируются быстрее.
Ток заряда и время: пример расчёта
У Victron для батареи 12,8/100 максимальный ток заряда 200 А, но рекомендуемый не выше 50 А, то есть 0,5C (C это ток, равный ёмкости: для 100 А·ч единица C равна 100 А). Остальные производители пишут свои цифры. В карточке MUST 51.2-100 ток заряда указан 20 А, в карточке Deye SE-G5.1Pro-B 100 А. Уточняйте в паспорте, рекомендуемая это цифра или предельная.
Пример: батарея 51,2 В на 100 А·ч (5,12 кВт·ч) разряжена до 10%. Надо вернуть 90 А·ч. Гибридный инвертор, например, Deye SUN-5K, по карточке заряжает током до 120 А, то есть 1,2C, а батарея в карточке допускает 20 А. Значит, ограничение тока в настройках инвертора обязательно.
| Ток заряда | Мощность (51,2 В) | Время 90 А·ч (без фазы абсорбции) |
|---|---|---|
| 20 А (0,2C) | около 1,0 кВт | 4,5 ч |
| 50 А (0,5C) | около 2,6 кВт | 1,8 ч |
| 100 А (1C) | около 5,1 кВт | 0,9 ч |
Время дано без хвоста заряда: в конце ток снижается, когда напряжение достигло уставки. Закладывайте на хвост ещё 30–60 минут. Две батареи в параллель делят ток поровну, лимит для двух MUST 51.2-100 по карточке получится 40 А.
Что делает BMS и чего она не делает
BMS (battery management system): плата защиты и контроля. Паспорт Victron описывает три её действия: предупреждение, когда напряжение ячейки падает ниже 3,1 В; отключение нагрузки ниже 2,8 В; остановка заряда при напряжении выше 3,75 В и при слишком высокой или слишком низкой температуре. Внутри батарей Victron есть и балансировка ячеек, которая выравнивает их напряжение.
Чего BMS не заменяет: правильные настройки зарядного. Она останавливает заряд аварийно, и частые аварийные остановки ничего хорошего батарее не делают. Подбирайте уставки так, чтобы BMS отключала заряд только в редких случаях. Сколько циклов выдержит батарея, зависит от глубины разряда: у Victron 2500 циклов при 80%, 3000 при 70% и 5000 при 50% (до остаточной ёмкости 80%). Если делать по одному циклу в сутки, это 6,8 и 13,7 года. Энергии за срок службы тоже больше: 1,28 × 0,8 × 2500 = 2560 кВт·ч против 1,28 × 0,5 × 5000 = 3200 кВт·ч. У Deye RW-M6.1 ресурс не менее 6000 циклов при глубине 90% в условиях паспорта (25 ±2 °C, ток 0,5C, до остаточной ёмкости 70%), цифры двух производителей по условиям не сравнимы.
Свинцовый профиль на литии: типичная ошибка
Простое зарядное «для аккумуляторов» часто настроено на свинец. У AGM Victron в циклическом режиме абсорбция 14,2–14,6 В, float 13,5–13,8 В, а при отклонении температуры от 25 °C напряжение смещается на −24 мВ на каждый градус (для 12 В). Для литиевой батареи верхняя цифра 14,6 В выше рекомендованных 14,4 В.
Расчёт на холоде: при +5 °C термокомпенсация поднимет 14,6 В на 20 × 0,024 = 0,48 В, итого около 15,1 В. Это выше порога 15,0 В (4 ячейки по 3,75 В), и BMS остановит заряд. Ищите в зарядном или инверторе отдельный профиль «Lithium» или «LiFePO4», а если его нет, ручную настройку напряжения. Режим выравнивающего заряда, который есть у свинцовых профилей, для литиевой батареи обычно не предназначен; включать его можно, только если это разрешает инструкция производителя батареи. В готовой связке, где инвертор и батарея одного производителя, тип батареи обычно выбирается в меню по инструкции.
Холод: когда заряжать нельзя
Литий-железо-фосфат отдаёт энергию на морозе, но заряжать его ниже порога нельзя. Запрет есть в паспортах. Victron: заряд от +5 до +50 °C, разряд от −20 до +50 °C. Deye RW-M6.1: заряд от 0 до +55 °C, разряд от −20 до +55 °C. Версия RW-M6.1-B по брошюре допускает заряд до −20 °C только при включённом подогреве. В карточках каталога рабочая температура у MUST 51.2-100 от 0 до +45 °C, у Deye SE-G5.1Pro-B от 0 до +55 °C.
| Температура | Ёмкость Victron 12,8/100 | Заряд |
|---|---|---|
| +25 °C | 100 А·ч (1,28 кВт·ч) | можно |
| 0 °C | 80 А·ч (1,02 кВт·ч) | у Victron нельзя (от +5 °C), у Deye можно (от 0 °C) |
| −20 °C | 50 А·ч (0,64 кВт·ч) | нельзя |
Вывод для дачи и гаража: батарею держат в отапливаемом помещении или выбирают модель с подогревом. В неотапливаемой пристройке зимой она отдаст энергию, но после отключения света не зарядится, пока не прогреется. Зимой солнце тоже скупое: по PVGIS 1 кВт панелей в Москве даёт в декабре 19,1 кВт·ч за месяц против 131,1 в июне (снег не учтён), подробнее в статье солнечные панели зимой.
Хранение и режим «не до 100%»
Для LFP не обязательно заряжать до 100% каждый раз. Victron пишет, что ресурс при частичном заряде даже чуть выше, и это отличие от свинца. Для ежедневной работы полный заряд до 100% не обязателен, главное не разряжать батарею до нуля. Балансировка ячеек у Victron встроена в батарею. Как часто нужен полный заряд и какой уровень заряда оставлять при долгом хранении, смотрите в паспорте конкретной батареи.
Что сказано в паспорте Victron: температура хранения от −45 до +70 °C, максимальный срок хранения при +25 °C 1 год (по сноске, для заряженной батареи). Поэтому для долгого хранения батарею раз в год проверяют и подзаряжают. Круговой КПД LFP 92% против 80% у свинца: из 10 кВт·ч, вложенных в заряд, возвращается 9,2 кВт·ч.
Кому не нужна ручная настройка заряда
Если вы покупаете готовый комплект: инвертор и батарею одного бренда, с монтажом электриком, то профиль заряда выбирается в меню инвертора по инструкции, а лимит тока ставит монтажник. Вам нужно только держать батарею в тепле. Модели собраны в виде аккумуляторов LiFePO4. Ручная настройка нужна тем, кто собирает систему сам из разных узлов или заряжает отдельным зарядным. Про выбор между литием и свинцом читайте аккумулятор для ИБП и аккумулятор для солнечной станции, про готовые связки накопитель энергии для дома.
Частые вопросы
Можно ли заряжать LiFePO4 автомобильным зарядным для свинца?
Не стоит. Профиль для свинца поднимает напряжение выше 14,4 В и меняет его с температурой. Нужен режим Lithium или LiFePO4 с ограничением напряжения и тока.
Какое напряжение у полностью заряженной батареи 12,8 В?
В конце заряда она набирает 14,0–14,4 В (14,2 В рекомендуется), поддерживающее напряжение float у Victron 13,5 В.
Что будет, если разрядить батарею до нуля?
BMS отключит нагрузку при напряжении ячейки ниже 2,8 В. Не доводите до этого: частые глубокие разряды сокращают число циклов, по таблице Victron 2500 циклов при 80% против 5000 при 50%.
Можно ли заряжать батарею при нуле градусов?
Зависит от модели. Victron допускает заряд от +5 °C, Deye RW-M6.1 от 0 °C. Ниже батарея не заряжается, нужна модель с подогревом или тёплое помещение.
Сколько батарей можно соединить параллельно?
Зависит от BMS и инвертора. У Victron на один BMS до 20 батарей. Для вашей модели число смотрите в паспорте, а лимит тока делите на количество батарей.
Итог
Ставьте напряжение 3,5–3,6 В на ячейку, ограничивайте ток по паспорту и держите батарею выше +5 °C. Свинцовый профиль выключайте, а батарею не разряжайте в ноль.
Источники
- Victron Energy, Datasheet 12,8 и 25,6 В Lithium Iron Phosphate Smart (напряжение, ток, BMS, температура, циклы, хранение)
- Deye, Datasheet RW-M6.1 v1.6 (51,2 В, диапазон напряжения, температура заряда)
- Deye, брошюра RW-M6.1-B (заряд на холоде с подогревом)
- Victron Energy, Gel and AGM Batteries datasheet (свинцовый профиль, термокомпенсация)
- PVGIS 5.3, Объединённый исследовательский центр ЕК (Москва, 1 кВт панелей)