Balancování LiFePO4 akumulátoru

[Seriál článků o konstrukci malého fotovoltaického systému v bytě]

Pozor! Při práci s akumulátory dbejte zvýšené opatrnosti! Za žádných okolností nezkratujte svorky akumulátoru. Výstupní napětí 12V je sice bezpečné, ale proudy při zkratování svorek jsou obrovské, hrozí riziko požáru nebo popálenin. Vždy si přečtěte všechny instrukce před použitím. Používejte ochranné pomůcky. Za případné újmy nebere autor žádnou zodpovědnost. Vše děláte jen na vlastní nebezpečí. Pokud nevíte, co přesně děláte, raději se obraťte na odborníka.

V ideálním případě není balancování LiFePO4 článků vůbec potřeba. Články umístěné v rámci společného akumulátoru se vybíjí i nabíjí shodnými proudy a tak by měla zůstat jejich kapacita naprosto shodná.

jednotlivé články LiFeYPO4 akumulátoru

V reálném světě to ale nefunguje vždy.

Odchylky kapacity jednotlivých článků se během dlouhodobého používání mohou zvětšovat až na nebezpečnou hranici.
Jedná se o stav, kdy například první z článků je již plně nabit, ale ostatní články ještě absorbují energii. Dobíjení pokračuje, ale první článek je již přebíjen, což snižuje jeho životnost a při dlouhodobém používání může znamenat až zničení článku.
Pro kontrolu jednotlivých článků by se měl používat tzv. Battery Management System (BMS).

Battery Management System (BMS) je název pro monitorovací a sledovací zařízení, které kontroluje a zaznamenává stav jednotlivých článků nebo baterií.  Pro zajištění správné funkčnosti a pro případ uplatnění
záruky je třeba články a baterie během provozu monitorovat. Při zjištění výchylky nebo nesprávné funkce článku nebo baterie je nutné takový článek/baterii vyřadit z provozu.

Jedna z variant je například GWL/Power:  Simple Battery Management pro 4 články (12V/60A). Pořizovací hodnota ale není nízká a vyžaduje další komponenty.

Při iniciačním nabíjení jsem nabil inteligentní nabíječkou všechny články na stejnou úroveň, což je základní předpoklad před sestavením do packu.

nabíječka Turnigy Accucel-6 50W 6A

Pro svůj systém jsem hledal nějakou levnější variantu balancování, protože v mém případě nebudu používat vysoké nabíjecí proudy.
Úplně základní modul je GWL/Power:  Cell Balancing Module (3.60V- 1.7A). Za cena 66,- Kč ovšem nelze očekávat všespásný balancovací systém.

Funkce levného CBM spočívá čistě v ochraně proti přebíjení. Jeden modul je určen pro jeden článek. Jakmile napětí článku dosahne 3.6V, začne se nabíjecí proud omezovat pomocí velkých rezistorů, které tuto energii jednoduše spálí a přemění na odpadní teplo. Jakmile napětí článku klesne pod release-voltage 3.5V je balanční modul opět odpojen.
Pozor ale na balanční proud – modul CBM1 zvládne maximálně 1.7A! Pro velké nabíjecí proudy se musí připojit paralelně více těchto modulů.

Základní fakta CBM:

Balanční moduly CBM - GWL/Power: Cell Balancing Module (3.60V- 1.7A)

K balančním modulům jsem připájel vodiče a šroubová oka. Pro 4 články – 4 balanční moduly CBM. Nenechte se zmást, jsou to skutečně 4 moduly, jenom se dodávají spojené po dvou – lze je oddělit odlomením nebo odříznutím.

Balanční články s připravenými vodiči

Balanční články s připravenými vodiči a oky pro šrouby

Na každý článek tedy paralelně umístím jeden balanční modul CBM. Teď už můžu celý pack otestovat jako celek.

Zde rychlý záběr po prvním sestavení.

Poprvé složený akumulátor z článků LiFeYPO4 s balančními moduly CBM

Více se o CBM můžete dočíst na blogu gwl-power.