Напряжение LiFePO4: таблица по уровню заряда для 12, 24 и 48 В

Коротко

• Номинал ячейки LiFePO4 — 3,2 В, полный заряд — 3,65 В, рекомендуемая отсечка разряда — 2,5 В.
• Между 20 и 80% SoC напряжение почти не меняется, поэтому вольтметр остаток заряда в этой зоне не покажет.
• Сборка 48 В — это 16 ячеек: полностью заряженная она показывает 58,4 В, разряженная до отсечки — 40 В. Цифра 51,2 В в паспортах SE-F5, SE-G5.1-PRO-B и SE-F16 — номинал.
• Выравнивающий заряд для LiFePO4 не включают: повышенное напряжение повреждает ячейки.
• Точный SoC считает BMS. У аккумуляторов Deye она передаёт его инвертору по CAN.

Ячейка 3,2 В и плоская кривая

Номинальное напряжение одной ячейки LiFePO4 — 3,2 В. Это ниже, чем у других литий-ионных химий, зато ячейка стабильнее и безопаснее, поэтому литий-железо-фосфат и стоит в домашних и коммерческих накопителях.

Кривая напряжения у LiFePO4 плоская: между 20 и 80% уровня заряда (SoC) ячейка держится в узком коридоре 3,2–3,3 В. Инвертору это удобно: на протяжении всего разряда он получает почти одно и то же напряжение. А вот понять по вольтметру, наполовину аккумулятор полный или почти пустой, в этой зоне не выйдет.

Опорные точки для одной ячейки:

• Полный заряд: 3,65 В
• Номинал: 3,2 В
• Рекомендуемая отсечка разряда: 2,5 В
• Абсолютный минимум (защита от глубокого разряда): 2,0 В

Кривая на графике

На графике — зависимость напряжения одной ячейки от уровня заряда. Сборки 12, 24 и 48 В ведут себя так же: химия одна, просто напряжение умножается на число последовательных ячеек.

Зелёная «плоская зона» на графике — те самые 20–80% SoC, где напряжение почти не двигается. Ниже 20% оно падает резко, здесь и должна срабатывать защита от низкого напряжения. Выше 80% так же круто растёт: аккумулятор подходит к полному заряду.

Сборка 12 В: таблица

Аккумулятор на 12 В — это 4 ячейки последовательно. Напряжение и уровень заряда связаны так:

Между 13,0 и 13,4 В как раз плоская зона: 0,4 В разницы по напряжению соответствуют 40% ёмкости. Без монитора аккумулятора или BMS, которая считает заряд, точный остаток здесь не узнать.

Сборки 24 В и 48 В

В аккумуляторе на 24 В 8 ячеек последовательно, на 48 В — 16. Напряжения растут пропорционально.

24 В:

48 В:

Домашние накопители Deye — это как раз 16 ячеек: у SE-F5, SE-G5.1-PRO-B и SE-F16 в паспорте стоит 51,2 В. Это номинал (16 × 3,2 В), а не напряжение полного заряда: по таблице полностью заряженная сборка из 16 ячеек показывает 58,4 В, разряженная до отсечки — 40 В. Точные пороги конкретной модели прописаны в её паспорте, а следит за ними BMS.

Плоская зона у сборки 48 В такая же: между 80 и 20% напряжение меняется всего на 2,4 В, а обваливается только ниже 20%.

Каким напряжением заряжать LiFePO4

От порогов заряда напрямую зависит срок службы аккумулятора. Рекомендуемые параметры для LiFePO4:

Выравнивающий заряд для LiFePO4 не включать. Свинцовым аккумуляторам он нужен, литию нет, а повышенное напряжение повреждает ячейки; балансировку BMS делает сама. Когда аккумулятор дошёл до напряжения полного заряда, зарядное устройство должно перейти в поддерживающий режим или отключиться.

Ниже 0 °C аккумуляторы Deye без подогрева не заряжаются: BMS включает защиту от заряда на холоде. Исключения: SE-F5 Plus-A заряжается от −10 °C, а SE-F12 Max-H и SE-F16 Max-H с подогревом — от −20 °C. Для российской зимы это обычная ситуация: что происходит с аккумулятором при −30 °C, мы разобрали в базе знаний. Внутри разрешённого диапазона ток заряда зависит от температуры и уровня заряда, так указано в паспортах Deye.

Напряжение — только половина настроек заряда, есть ещё ток. Гибридный инвертор SUN-6K-SG05LP1 умеет заряжать током до 135 А, а SE-F5 принимает максимум 100 А при рекомендуемых 50 А. Как согласовать эти цифры, описано в статье про скорость заряда и разряда (C-rate).

Смотреть в каталоге: купить гибридный инвертор Deye · все солнечные инверторы · аккумуляторы Deye

Что напряжение делает с ресурсом

Напряжение показывает не только остаток заряда. От него же зависит, сколько аккумулятор проживёт.

Перезаряд выше 3,65 В на ячейку разлагает электролит, ускоряет потерю ёмкости и повышает риск теплового разгона. Переразряд ниже 2,0 В на ячейку — это необратимая потеря ёмкости и растворение меди на аноде; такой аккумулятор может уже не восстановиться.

Дольше всего живёт аккумулятор, который работает между 20 и 90% SoC: для сборки 12 В это примерно 12,8–14,4 В. В таком режиме (неглубокие циклы, умеренное напряжение) аккумуляторы часто проходят больше 5000 циклов. Как глубина разряда (DoD) связана с числом циклов, считаем в базе знаний.

Как измерять правильно

Чтобы по напряжению хоть что-то сказать о заряде, мерить нужно в подходящих условиях. Сначала дать аккумулятору отдохнуть: после заряда или разряда подождать минимум 30 минут. Под нагрузкой напряжение временно проседает и реального SoC не показывает. Прибор нужен точный (мультиметр или монитор аккумулятора): в диапазоне 12 В разница в 0,1 В может означать разницу в 20% заряда.

Если BMS показывает напряжение каждой ячейки, смотреть туда: так вовремя видно разбаланс. И держать в уме температуру: на холоде напряжение при том же SoC ниже, а доступная ёмкость кажется меньше.

Надёжнее всего BMS, которая к напряжению добавляет подсчёт кулонов: интегрирует ток и ведёт накопленный баланс заряда и разряда. Тогда SoC точный даже в плоской зоне. У аккумуляторов Deye BMS встроена и передаёт SoC инвертору по CAN, поэтому смотреть стоит на её SoC, а не на вольтметр на клеммах.