Balansarea celulelor: ce e, când o faci și cât durează

E procesul din spatele unui simptom frecvent: bateria arată 100% dar se descarcă mai repede decât ar trebui, sau se oprește la 15% fără motiv aparent.

De ce apare dezechilibrul

Un modul de 48 V conține 16 celule în serie. Ele sunt fabricate identic, dar nu sunt niciodată perfect identice:

• capacități care diferă cu 1–2%,
• rezistențe interne ușor diferite,
• temperaturi diferite în funcție de poziția în modul: celulele din mijloc sunt mai calde decât cele de la margini,
• autodescărcări ușor diferite.

Fiind în serie, prin toate trece același curent. Dar la același curent, o celulă cu capacitate puțin mai mică ajunge mai repede la plin și mai repede la gol.

Diferențele se acumulează în timp, ciclu după ciclu.

De ce contează

Sistemul de management protejează cea mai slabă celulă, nu media.

• La încărcare, oprește când prima celulă atinge tensiunea maximă.
• La descărcare, oprește când prima celulă atinge tensiunea minimă.

Un dezechilibru de 100 mV între cea mai încărcată și cea mai descărcată celulă poate reduce capacitatea utilizabilă a modulului cu 10–20%, deși toate celulele sunt sănătoase.

Cum se măsoară

În aplicația bateriei, la datele detaliate, apar tensiunile individuale ale celulelor, plus valoarea „delta" sau „cell voltage difference".

Valorile se citesc la sfârșitul încărcării, când diferențele sunt cele mai vizibile. La mijlocul curbei, LiFePO₄ are o tensiune atât de plată încât dezechilibrul nu se vede.

Cum funcționează balansarea

Majoritatea sistemelor folosesc balansare pasivă: celulele care ajung primele la tensiunea maximă sunt descărcate ușor printr-o rezistență, în timp ce restul continuă să se încarce.

Curentul de balansare e mic: 30–200 mA, în funcție de sistem.

Ca să egalizeze o diferență de 2% dintr-o celulă de 280 Ah, adică 5,6 Ah, la 100 mA:

5,6 Ah / 0,1 A = 56 de ore de balansare efectivă

Iar balansarea nu funcționează continuu, doar în fereastra de la capătul încărcării.

De ce durează zile

Condițiile în care balansarea e activă:

1. Bateria trebuie să fie aproape de încărcare completă, tipic peste 95%.
2. Trebuie să rămână acolo, la tensiune de menținere, nu să înceapă imediat descărcarea.
3. Curentul de încărcare trebuie să fie mic, ca sistemul să aibă timp.

Într-o zi obișnuită, bateria ajunge la plin la ora 14 și începe să se descarce la 18. Sunt patru ore de balansare pe zi, în cel mai bun caz.

56 de ore de balansare efectivă înseamnă două săptămâni de funcționare obișnuită.

Cum accelerezi procesul

Setează o zi de menținere. Configurează sistemul să încarce complet și să nu descarce timp de 24–48 de ore. Bateria stă la plin, iar balansarea lucrează continuu.

Se face cel mai simplu setând temporar SOC minim la o valoare foarte mare, sau activând un mod de „recalibrare" dacă invertorul îl are.

Alege o perioadă însorită, ca bateria să ajungă la plin devreme și să stea acolo.

Repetă câteva cicluri complete, de la aproape gol la plin, cu pauză la plin. Ajută sistemul să recalibreze și estimarea stării de încărcare.

Nu întrerupe procesul la mijloc.

Balansarea activă

Unele sisteme, mai scumpe, mută energie de la celulele încărcate spre cele descărcate, în loc să o disipe.

Avantaje: curenți de 1–5 A în loc de 0,1, deci de zece–cincizeci de ori mai rapid, și funcționează pe toată durata ciclului, nu doar la capăt.

Dacă ai de ales și bugetul permite, e o funcție care contează pe termen lung.

Când balansarea nu rezolvă

Dacă după mai multe cicluri complete cu menținere la plin delta rămâne peste 100 mV, problema nu e dezechilibrul, ci o celulă degradată.

Semnele unei celule defecte:

• aceeași celulă e mereu prima la maxim și prima la minim,
• delta crește rapid la sarcină mare,
• celula se încălzește mai mult decât vecinele,
• capacitatea modulului a scăzut brusc, nu treptat.

În acest caz, modulul se evaluează în garanție. Vezi diagnosticarea unui modul defect.

Când o faci de rutină

La punerea în funcțiune, ca parte din rodaj. Vezi prima încărcare și rodajul.

O dată la 3–6 luni, preventiv. O baterie care lucrează mereu între 20 și 80% nu ajunge niciodată în fereastra de balansare, deci se desincronizează lent fără ca nimic să pară în neregulă.

Când observi că autonomia a scăzut fără o cauză evidentă.

După o perioadă lungă de nefolosire, de exemplu la o casă de vacanță.

Delta peste 50 mV cere balansare. Procesul are nevoie de bateria plină și în repaus, deci durează zile: accelerează-l setând temporar sistemul să nu descarce 24–48 de ore. Dacă delta nu scade după mai multe cicluri, e o celulă degradată, nu un dezechilibru.

Oferte de la companii partenere. Conținut promovat, marcat ca atare.

Continuă cu