Процент заряда и напряжение Lifepo4

зависимость ёмкости и напряжения ljfepo4

>

В этой статье описание и результат тестирования ячейки lifepo4 3,2v ёмкостью 105Ah. Суть эксперимента выяснить есть ли зависимость напряжения на ячейке и уровня её заряда. В интернете много противоречивой информации, некоторые говорят что по напряжению нельзя опрелелить насколько заряжен lifepo4, только примерно с погрешностью 20-30%. Всё это из-за так называемой полки, очень стабильного и мало меняющегося напряжения в диапазоне основной ёмкости. Бытует мнение что даже при одинаковом напряжении до тысячной вольта одна ячейка может быть заряжена на 70%, а другая к примеру на 90%.

Но также есть информация где показана прямая зависимость напряжения и уровня заряда АКБ. Существуют таблицы и результаты тестирования lifepo4 где чётко прослеживается зависимость напряжения и ёмкости. Несмотря на то что я уже находил немало информации о тестировании lifepo4, я решил самостоятельно провести лабораторную работу, и выяснить зависимость напряжения и ёмкости lifepo4.

Техническое условие теста:
Ячейку lifepo4 заявленной ёмкостью 105Ач я полностью зарядил, и начал разряд ячейки. Разряд ячейки происходил через ваттметр, который считает ватты и ампер-часы. Разряжал ячейку на нихромовую спираль током 10А. Каждые отданные ячейкой 5Ач я записывал напряжение под током разряда 10А, и останавливал разряд, ждал примерно две минуты и записывал напряжение без нагрузки. Так через каждые 5Ач я записывал результаты, напряжение под током 10А, и в холостую. Напряжение измерял отдельным точным мультиметром, который отображает напряжение с точностью до одной тысячной вольта.

Ячейку я разрядил до 100Ач, полностью не стал разряжать чтобы не испортить. И в обратной последовательности начал заряжать ячейку, через каждые 5Ач останавливал заряд, записывал напряжение под током заряда 10А, и в холостую спустя две минуты.

В результате тестирования получилась вот такая таблица. В левой части таблицы результат разряда ячейки. Ёмкость со знаком минус так как происходил разряд ячейки. В правой части в обратной последовательности происходил заряд ячейки, поэтому ампер-часы со знаком плюс. Отдельно сверху красным я написал сколько энергии в ватт-часах отдала ячейка, и сколько обратно приняла до полного заряда. КПД разряда и заряда приятно порадовал, и составил 96,58%.

>

Результат меня удивил:
Я ожидал что всётаки будет прямая зависимость напряжения и уровня заряда Lifepo4. Но это оказалось не так, и при одинаковой ёмкости пря разряде напряжение даже в холостую отличается от напряжения при заряде. Конечно две минуты это очень мало для замера напряжения без нагрузки, если выждать хотябы полчаса то напряжение покоя думаю заметно изменится, но столько времени у меня небыло, и так этот тест занял почти сутки.

Также интересно то что при напряжении без нагрузки 3.358 аккумулятор заряжен уже на 95%. При дальнейшем заряде до 3.45в в акб вошло ещё около 3.5Ач, и далее напряжение резко пошло вверх до 3.6В. Кстати ровно 1Ач в аккумулятор обратно не вернулся, тоесть ячейка отдала 100Ач, но при заряде ячейка взяла только 99Ач, и полностью зарядилась. Связано это с тем что при разряде напряжение на ячейке ниже чем при заряде. Так при отдаче 100Ач ячейка отдала 315.55втч, а при заряде ячейка взяла 99Ач и 326.74втч.

Балансировка lifepo4: Много споров по поводу балансировки lifepo4, о том какие балансиры лучше, активные, пассивные. По напряжению хорошо видно что оно мало изменяется в большом диапазоне ёмкости. К примеру при уровне заряда батареи 90% напряжение в холостую 3,324в, а при ёмкости 10% напряжение 3,218в. Разница всего 106мВ. А при уровне заряда 95% напряжение 3.324в, и при уровне заряда 65% напряжение 3.316в, разница всего 0,008в, или 8мВ.

Так как большинство активных балансиров работает по принципу чем больше разница напряжения тем больше ток балансировки, то при такой мизерной разнице они ничего не будут балансировать, так как по сути и балансировать нечего. При этом есть дешёвые активные балансиры, которые начинают балансировать при разнице от 30мВ между соседних ячеек, такие тоже бесполезны. По сути балансировка lifepo4 должна начинаться от 3.45в, после этого напряжения появляется явный дисбаланс ячеек, с которым справятся за некоторое время активные балансиры. А также вполне подойдут и пассивные балансиры, которые обычно включаются при 3.6в.

Буферный и цеклический режим эксплуатации lifepo4:
Вообще я думаю если вы интересуетесь Lifepo4, то понимаете чем грозит перезаряд или слишком глубокий разряд ячейки. Поэтому лучше устанавливайте плату защиты BMS, чтобы не испортить АКБ. Также если вы эксплуатируете lifepo4 не в циклическом режиме как в электротранспорте, а в буферном, к примеру в солнечной электростанции, или в ИБП. То напряжение заряда и напряжение поддержки для lifepo4 отличаются от просто заряда до 3.6в. Когда вы эксплуатируете батарею к примеру на электро-велосипеде, то батарея зарядилась до 3.6в на ячейках, и вы поехали кататься, тоесть батарея не находится долгое время под напряжением 3.6в.

Но в солнечной станции напряжение от солнечных панелей поступает весь световой день. И как правило у многих АКБ уже утром к 9-11 часов дня полностью заряжаются, и остольное время просто находятся в буферном режиме под напряжением до самого вечера, пока солнце не сядет. Так вот lifepo4 не любит длительного нахождения под напряжением полного заряда, происходит ускоренная деградация. К примеру Лиотех пишет что для эксплуатации lifepo4 в буферном режиме максимально допустимое напряжение заряда 3.40в, а напряжение поддержки 3.34в. Только в таком режиме эксплуатации батарея прослужит максимально долго.