Как правильно подобрать контроллер для заряда аккумулятора

Контроллер заряда для АКБ от солнечных панелей: как выбрать

Контроллер заряда аккумуляторной батареи выполняет несколько важнейших функций, которые сводятся к оптимизации схемы питания АКБ, сохранению ресурсов солнечной батареи и предотвращению фатальных поломок. Контроллер регулирует уровень заряда на системах как автономного, так и резервного электропитания.

Покупка контроллера заряда АКБ – на что обратить внимание

Выбирая контроллер, следует обратить внимание на ряд технических параметров, которые позволят получить оптимальную по мощности систему электроснабжения. Прежде всего, следует знать о технологических различиях контроллеров, которые реализованы в основных видах этих устройств, существующих на сегодняшний день.

Схема заряда батареи АКБ

В первую очередь вам нужно выяснить схему заряда вашей аккумуляторной батареи. Существуют две основные технологии: MPPT и PWM. Первая расшифровывается как Maximum Power Point Tracking и переводится с английского как «слежение за точкой максимальной мощности». Устройства, поддерживающие эту технологию, в среднем на 30% эффективнее стандартных PWM-аккумуляторов, так как последние не используют всю мощность солнечной панели, в результате чего часть ее просто теряется. Принцип работы контроллера для АКБ со схемой заряда MPPT основан на обнаружении точек с наивысшей мощностью и распределением всего объема энергии в среде доступа. Последние модели подобных контроллеров обладают сверхвысокой скоростью обнаружения точек максимальной мощности, которая исчисляется секундами, и на 10% превосходят стандартные MTTP-устройства по эффективности в эксплуатации.

Регулировка параметров и выбор схемы заряда

Немаловажным фактором, определяющим срок службы АКБб, является правильно подобранное напряжение в сети. Напряжение на одних и тех же участках заряда различается в зависимости от типа батареи (кислотные, литий-ионные, АГМ, гелиевые, наливные). Контроллер заряда АКБ в свою очередь имеет функционал параметров, позволяющий производить настройку под тот или иной тип аккумуляторного устройства.

Датчик температуры

Показателем качественного контроллера является, среди прочего, наличие встроенного или внешнего датчика температуры. Функция датчика состоит в определении температуры устройства и компенсации температуры напряжений заряда. Это регулирование напряжения заряда в соответствии с температурой аккумуляторной батареи предотвращает преждевременный износ и продлевает срок службы АКБ.

Выбор контроллера с учетом напряжения аккумуляторной батареи

Технические характеристики солнечных панелей и аккумуляторов имеют определяющее значение при выборе подходящей модели контроллера заряда. Изучая ассортимент актуальных на сегодняшний день моделей контролеров, несложно заметить, что они способны работать со всеми возможными уровнями напряжения солнечных панелей и батарей (12, 24, 36 и 48 вольт). Для долговечной работы АКБ должно соблюдаться условие: контроллер соответствует максимальному напряжению устройства энергосбережения.

Ориентация на входное напряжение солнечной батареи

Для того чтобы обезопасить ваше регулирующее устройство от поломки в связи с не гарантийным случаем, необходимо обращать внимание не только на характеристики входного напряжения солнечной панели, но и на так называемый «холостой ход» при невысоких температурах воздуха в окружающей среде. Если этот момент не учитывать, поломка входных каскад регуляторов неминуема. Чтобы верно рассчитать «холостой ход», используйте коэффициент 25%, который будет учитывать увеличение напряжения сети при низком температурном режиме. Приведем наглядный пример. При использовании для электропитания солнечной панели с «холостым ходом» 37,4 вольт в комплекте с контроллером заряда с наивысшей мощностью 150 вольт, необходимо создавать одну цепь не более чем из трех панелей. Считаем по формуле: «холостой ход» * 25% * количество панелей. Получаем 37,4 вольт *25%*3 шт. = 140,25. Превышение максимальной мощности приведет к выходу из строя оборудования.

Выбор по силе выходного тока

Помимо входного напряжения, важным фактором при выборе контроллера является соответствие по силе выходного тока. Расчет производят по формуле: складываем мощности всех батарей и делим получившееся число на напряжение всего объема энергонакопителей в стадии разряда.

Рассмотрим конкретный пример: система содержит солнечную батарею (2250 W) из 9 плит, каждая обладает мощностью 250 W, и вы применяете аккумулятор с характеристикой 48 вольт. По указанной выше формуле вам нужно суммарную мощность разделить на минимальное напряжение аккумулятора в разряженном состоянии, другими словами – минимальное выходное напряжение, что в данном случае соответствует значению 44 В, и далее умножить на коэффициент 25%. Получим: 2250/44*25%= 64 А. Следовательно, для данной системы предпочтительными являются контроллеры с силой выходного тока 64 А и более.

При использовании всех вышеперечисленных правил подбора контроллер минимизирует нагрузки на систему и позволяет получить самый высокий заряд аккумуляторов.

Как правильно подобрать контроллер для заряда аккумулятора

Контроллер заряда для АКБ от солнечных панелей: как выбрать

Покупка контроллера заряда АКБ – на что обратить внимание

Схема заряда батареи АКБ

Регулировка параметров и выбор схемы заряда

Датчик температуры

Выбор контроллера с учетом напряжения аккумуляторной батареи

Ориентация на входное напряжение солнечной батареи

Выбор по силе выходного тока

Как подобрать контроллер для зарядки аккумулятора и что значат амперы в его хорактеристиках, FAQ

Частый вопрос всех новичков о том, какой стоит покупать контроллер на тот или иной аккумулятор. И что значат Амперы в характеристиках контроллера. Давайте в этой теме я вам отдельно постараюсь рассказать, что это за такие амперы. Начнем с того и пожалуй самого главного, что амперы, которые указываются на контроллере, это понятие разное для разных производителей как солнечных, так и контроллеров для ветрогенератора. Все производители трактуют данные по своему, отсюда у многих возникают путаницы и непонятки по выбору контроллера. Ниже я постараюсь привести примеры и способы, как избежать проблем в будущем.

Первое с чего мы начнем это:

Контроллер заряда, это устройство, которое контролирует процесс заряда аккумулятора, делятся они на две популярных категории:

1. что такое PWM — это контроллер широтно импульсной модуляции, его задача зарядить аккумулятор импульсами, контролируя уровень напряжения батареи: при этом контроль заряда может осуществляться жестко (иначе говоря якобы в автоматическом режиме). Либо в ручном режиме, где можно выставить в ручную нужные напряжения для заряда АКБ. Читайте инструкции на контроллер. Рекомендую выбирать контроллер с возможностью ручного ввода. И редкость — это контроллеры с предустановленными значениями. Редкость, потому что в настоящее время часто подобные контроллеры идут с возможностью выбора ручного режима. Данный контроллер хорош тем, что для его работы энергия почти не требуется, а потребление подобных контроллеров редко переваливает за 100 мА.

Они меньше привязаны к плохой погоде, и если есть на входе ток хотя бы 10 мА, и напряжение превышает напряжение аккумулятора, контроллер будет заряжать. Так же к плюсам я отнесу недавно выявленный эффект быстрого старения панели, за счет деградации клеток от температуры. С данными контроллерами мощность, снимаемая с панелей, составляет от 0 до 80% по мере заряда АКБ. При этом солнечные панели меньше греются, а элементы даже в самый жаркий день из-за перегрева не страдают деградацией, так как температура не повышается выше +60-70 градусов Цельсия. Из плюсов можно отметить стабильную работу при любой погоде!

2. что такое MPPT — Это контроллер который имеет функцию отслеживания максимальной точки солнечной панели, по русски — это контроллеры ОМТП. По английски — это звучит как maximum power point tracking. Задача данного контроллера выжать все соки из солнечной панели, и при этом получать с солнечной электростанции или ветрогенератора, в зависимости от типа контроллера, всю мощность в пике на что способна ваша система. Звучит замечательно, но так ли это на самом деле, почитать можно тут . Есть контроллеры которые могут ограничивать ток заряда, но это редкость, нужно читать описание контроллера. Одним из примеров контроллера с ограничением тока заряда, является солнечный контроллер заряда от Сибконтакта СКЗ 40

Итак, что такое ток, который указывается на контроллерах. Опять таки для каждого контроллера, ток который указывается, может иметь абсолютно разное значение, давайте разберем основные :

ток может быть указан максимальный — при котором контроллер либо выйдет из строя при долгой нагрузке, либо сработает защита и аккумулятор заряжаться перестанет от контроллера, пока его не перезагрузишь, либо не настанет новый световой день.
ток может быть кратковременным или другими словами рекомендуется ниже, но при всплесках контроллер будет продолжать работать.
ток может быть указан как ток заряда аккумулятора, то есть выше этого тока не рекомендуется подключать аккумуляторные батареи. Иначе контроллер может не выдержать
ток может быть номинальным рекомендованным, но не максимальным, для примера можно отнести сюда старые трейсеры, которые имеют запас по току отдачи, но при этом контроллер хорошо нагревается, так что требуется дополнительное охлаждение.

В большинстве современных контроллеров бюджетного сегмента, ток указывается максимальный, то есть в сумме подключенные источники не должны его пересекать,а и у некоторых даже доходить, иначе срабатывает защита.

Если вы планируете покупку контроллера и не знаете о нем ничего, либо ищите людей у кого подобный контроллер есть, и кто подобное проверял. Или же самый простой вариант и самый надежный покупать контроллер с запасом на будущее. Большинство людей отсюда и покупают контроллеры на свои слабые системы с большим током.

В ближайшее время я напишу статью: какая зависимость контроллера от аккумулятора и почему все переспрашивают.

Какой контроллер заряда выбрать для солнечных батарей? Комментировать

Контроллера заряда – это устройство, которое контролирует заряд и разрядку аккумуляторов. Контроллер представляет собой важное промежуточное звено между солнечными панелями и аккумуляторами, защищающее аккумулятор от перезаряда и закипания.

Какие факторы влияют на выбор?

Среди наиболее важных параметров, на которые нужно обратить внимание, стоит выделить тип устройства, мощность подключаемых солнечных батарей, напряжение солнечных батарей и АКБ, ёмкость АКБ, а также дополнительный функционал контроллера.

Как выбрать тип контроллера заряда?

Различают следующие типы устройств:

MPPT. Происходит сравнение напряжения, получаемого от солнечных панелей, с напряжением аккумулятора, выбирается оптимальное преобразование для максимального заряда,
ШИМ. Обеспечивает ступенчатую зарядку за счет переключения между режимами. Выбор режима зависит от степени разрядки батареи.

Как выбрать контроллер заряда? MPPT-контроллеры эффективнее, но стоят дороже. ШИМ-контроллеры обычно устанавливаются на маломощных СЭС с небольшим количеством солнечных панелей.

Как выбрать контроллер заряда

Подбор по мощности

Мощность фотоэлементов должна равняться или быть меньше мощности контроллера. Если мощность будет выше, то контроллер может сгореть. Современные модели оснащены предохранителями, которые могут справиться с перегрузкой в 15-20% на протяжении 10 минут.

Подбор по напряжению

При выборе ШИМ-контроллеров напряжение должно быть кратно 12В. При этом входное номинальное напряжение солнечных панелей должно равняться напряжению аккумуляторной батареи, то есть 24 В от СБ – 24 В к АКБ.

При выборе MPPT-контроллеров кратность 12В соблюдать не нужно. Минимальное входное напряжение может равняться 12, 24, 36 или 48В, а максимальное может варьироваться от 50 до 250В. Выходное напряжение является стандартным 12, 24, 36В и т.д.

Подбор по мощности АКБ

Выбирая, какой контроллер заряда лучше купить, нужно также учитывать его максимальную выходную мощность.

Если вы будете использовать мощные аккумуляторные батареи с контроллером заряда и солнечными батареями невысокой мощности, то АКБ просто не успеют как следует зарядиться, что негативно скажется на их ресурсе и работоспособности.

Если же мощность аккумуляторных батарей будет ниже мощности контроллера и солнечных панелей, то для современных контроллеров это не проблема, потому что они оснащены встроенной системой слежения, возможностью регулировки и отключения.

Подбор по функциям контроллера

Среди наиболее полезных функций можно выделить определение номинального напряжения АКБ и солнечных батарей в авторежиме, дисплей с показателями, возможность ручной установки параметров, наличие разъемов для подключения дополнительного оборудования, совместимость с различными типами АКБ, встроенная защита, возможность выполнять самодиагностику.

Выбрав контроллер, доверьте его установку грамотному специалисту. Только в этом случае можно говорить о надежном и безопасном функционировании системы.

контроллеры заряда Delta

Возможности компании REENERGO

Если у вас есть желание собрать солнечную электростанцию для дома, но нет времени разбираться в особенностях работы солнечных батарей, смело обращайтесь к специалистам компании REENERGO, которые расскажут о нюансах, подскажут, какой контроллер заряда для солнечных батарей выбрать, подберут оптимальный комплект оборудования, проконсультируют по вопросам обслуживания.

В каталоге интернет-магазина REENERGO представлен широкий выбор оборудования – солнечные панели, аккумуляторы, контроллеры заряда Delta, EPSolar, JUTA, SRNE и многое другое.

Добавить комментарий Отменить ответ

Добро пожаловать в блог

Вы попали в блог компании REENERGO. Здесь мы стараемся регулярно публиковать полезные и интересные новости и статьи из области альтернативной энергетики.

Как подобрать контроллер заряда для солнечных батарей Оставить Комментарий

Вопрос – как выбрать контроллер заряда для солнечной электростанции является одним из главных при расчете солнечной системы. При всей кажущейся сложности этого вопроса, его можно существенно упростить. Это мы и попытаемся сделать в этой статье.

Выбор контроллера заряда является четвертым этапом при расчете солнечной системы. После выбора требуемого инвертора (ссылка), расчета требуемой емкости аккумуляторов и определения требуемой суммарной мощности солнечных панелей можно приступить к выбору контроллера заряда.

О том какие контроллеры бывают и какой тип контроллера выбрать вы можете прочитать тут – Что такое контроллер заряда аккумуляторов и для чего он нужен

Поэтому останавливаться на этом мы не будем, а приведем способы расчета для двух типов контроллеров PWM (ШИМ) и MPPT.

При подборе контроллера данного типа мы будем прежде всего опираться на 2 основных характеристики это допустимая сила тока (5А, 10А, 20А, 50А) и рабочее напряжение (12В, 24В, 48В).

Немного подробнее об этих характеристиках:

Допустимая сила тока определяет максимальный ток от солнечных панелей который будет выдерживать контроллер.

Рабочее напряжение – это режимы в которых контроллер может функционировать. В зависимости от схемы соединения солнечных панелей и аккумуляторов – мы можем выбрать режим работы – рабочее напряжение.

О том какие варианты соединения Аккумуляторов и Солнечных панелей могут быть, а также как будут определяться рабочие токи и напряжения – вы можете прочитать тут – Варианты подключения Аккумуляторов

Номинальная сила тока одной панели определяется как Номинальная Мощность делить на Номинальное Напряжение

для 100 ватной панели на 12 вольт мы получим 100/12=8.33А ― для одной такой панели контроллера заряда на 10А и 12В будет достаточно, но при этом надо убедиться, что банк аккумуляторов (если их несколько) собран на 12В.

Включая 2 таких панели последовательно мы получаем номинальное напряжение равное 12В*2=24В и в данном случае потребуется уже контроллер заряда который может работать в режиме 24В, при этом допустимая номинальная сила тока по прежнему остается 10А, поскольку при последовательном включении солнечных панелей, номинальный ток будет равен току одной панели – 8.33А.

Если мы включим 2 солнечных панели параллельно, то напряжение останется равным 12 В но при этом ток будет суммироваться. В нашем случае 8.33А*2=16.66А а значит контроллера заряда 20А будет достаточно.

При выборе режима включения PWM контроллера очень важно, чтобы вся система была собрана на одно номинальное напряжение – т.е. если мы включаем аккумуляторы на 24В, то и панели и контроллер и инвертор должны быть включены на 24В.

Для того чтобы определить какое максимальное количество панелей можно включить в PWM контроллер при различных режимах включения нужно умножить ток на напряжение режима включения.

Для примера определим какие панели можно включить в контроллер 30А 12/24/48В:

Итак – при включении контроллера в режиме 12 В мы имеем максимальную мощность панелей равную 12В*30А=360Вт – это может быть одна панель на 360Вт с номинальным напряжением 12В, 2 панели по 180Вт с номинальным напряжением 12В включенные параллельно, 4 панели по 90Вт с номинальным напряжением 12В включенные параллельно и так далее

При включении контроллера в режиме 24В ― имеем 24В*30А=720Вт – можно включить 6 панелей по 120Вт с номинальным напряжением 12В при этом соединив по 2 панели последовательно и затем 3 таких цепи параллельно, или другие различные варианты как в предыдущем режиме

Мы также можем включить этот контроллер в режиме 48В и тогда получим максимальную мощность панелей 48В*30А=1440Вт.

Другим важным ограничением при выборе PWM контроллера заряда считается Емкость банка аккумуляторов. Считается, что ток заряда аккумуляторов должен быть не менее 10% от значения емкости банка аккумуляторов, т.е. для аккумулятора на 100Ач нужен ток контроллера не менее 10А. При последовательном включении аккумуляторов номинальное напряжение остается неизменным, а вот емкость суммируется соответственно для двух 100Ач АКБ включенных последовательно, ток нужен уже 20А. Поэтому старайтесь выбирать режим работы контроллера так, чтобы ток заряда банка аккумуляторов не был больше номинального тока контроллера.

В случае выбора такого контроллера ситуация обстоит немного проще. Такие контроллеры преобразовывают любое напряжение панелей на входе в контроллер в требуемое номинальное для зарядки аккумуляторов.

У таких контроллеров важна еще одна характеристика – максимальное напряжение холостого хода солнечных панелей и в данном случае она определяет количество панелей и схему включения.

Напряжение холостого хода любой панели указано в инструкции к солнечной панели или на самой панели с обратной стороны называется Uoc (U open circuit). Например для панели 150Вт (Моно) 12В напряжение холостого хода составляет порядка 23В.

Что касается подбора контроллера по току – ситуация аналогичная PWM контроллерам.

Например в контроллер MPPT на 60А и 150В Напряжение холостого хода можно включить последовательно 6 моно панелей по 150 Вт с напряжением холостого хода 23В (23В* 6=138В меньше 150В). При этом включить параллельно эти же 6 панелей мы не сможем, поскольку для каждой панели номинальный ток будет равен 150Вт/12В=12,5А. А это значит что включив параллельно 4 таких панели мы получим ток уже 50А. Поэтому в данном случае очень важно определить схему включения панелей так, чтобы получить максимальную суммарную мощность.

При использовании данных панелей мы можем подключить до 24 таких панелей – по 6 панелей последовательно и далее 4 цепочки параллельно.

На этом все сложности выбора контроллеров заряда заканчиваются.

Есть более научные способы расчета требуемых характеристик контроллеров, но в целом результаты таких расчетов не будут существенно отличаться от предложенного нами способа. Если Вам интересны такие способы расчета ― следите за появлением новых статей ― мы будем стараться подробно разбирать все нюансы.

Похожие публикации:

Сколько вентиляторов у калины 1 люкс
Как установить автозапуск на сигнализации старлайн по температуре двигателя
Через какое время происходит автоматическое включение
Заклинил амортизатор что делать

Как правильно подобрать контроллер для заряда аккумулятора

Контроллер заряда для АКБ от солнечных панелей: как выбрать

Покупка контроллера заряда АКБ – на что обратить внимание

Схема заряда батареи АКБ

Регулировка параметров и выбор схемы заряда

Датчик температуры

Выбор контроллера с учетом напряжения аккумуляторной батареи

Ориентация на входное напряжение солнечной батареи

Выбор по силе выходного тока

Как выбрать или сделать самому контроллер заряда автоаккумулятора?

Плата защиты li-ion со сборкой полевых транзисторов 8205А Защита для лития 18650 Контроллер АКБ

Аккумулятор вместе с генератором являются устройствами, обеспечивающими автомобиль электропитанием. От степени зарядки батареи зависит успешный старт машины и работа приборов, входящих в электрическую сеть при выключенном двигателе. Поэтому важно следить за ее зарядкой. Для контроля зарядки предназначен контроллер заряда автомобильной АКБ. В статье описывается принцип действия устройства, дается инструкция по изготовлению своими руками.

Если не контролировать зарядку, то недозаряд аккумулятора грозит тем, что в один прекрасный момент может не завестись двигатель, особенно в зимний период. Проверить напряжение на клеммах устройства можно с помощью мультиметра. Если говорит контрольная лампа заряда аккумуляторной батареи на приборной панели, это говорит о том, что у батареи низкая зарядка. Но горение лампочки малоинформативно.

Что такое контролер заряда аккумулятора и какие функции он выполняет?

Контроллер заряда аккумулятора — это специальное устройство, которое автоматически регулирует уровень тока и напряжения в устройстве. Заряд аккумулятора определяется разницей напряжения между двумя клеммами. Таким образом, контроллер предохраняет аккумулятор от избыточного перенапряжения и соответственно повреждения.
Однако, если рассуждать логически, многие приборы могут с легкостью обойтись без контроллера. Если подсоединить устройство напрямую к источнику напряжения, при этом контролируя силу тока и значение напряжения, можно избежать повреждений. Хотя в этом случае заряд устройства будет ниже — 70% от общей емкости аккумулирующего устройства. Таким образом, можно сделать вывод, что контроллер заряда позволяет зарядить устройство на 100%.

Если говорить о том, какие задачи выполняет контроллер, можно сказать:

Модуль защиты аккумулятора оптимизирует всю систему питания, что позволяет устройству сохранить свои внутренние ресурсы.
Кроме этого, контроллер позволяет избежать перегрузки системы, что может привести к поломкам основных механизмов.

Принципиальная схема контроллера заряда аккумулятора Расположение элементов на макетной плате МРРТ Контроллер заряда контроллер заряда аккумулятора Контроллер совмещает особенности PWM и MPPT

Параметры выбора

Критериев выбора всего два:

Первый и очень важный момент – это входящее напряжение. Максимум данного показателя должен быть выше примерно на 20% от напряжения холостого хода солнечной батареи.
Вторым критерием является номинальный ток. Если выбирается типаж PWN, то его номинальный ток должен быть выше, чем ток короткого замыкания у батареи примерно на 10%. Если выбирается МРРТ, то его основная характеристика – это мощность. Этот параметр должен быть больше, чем напряжение всей системы, умноженной на номинальный ток системы. Для расчетов берется напряжение при разряженных аккумуляторах.

Что такое контроллер и какие разновидности этого устройства существуют?

Стандартных схем контроллеров не существует, однако все они имеют схожие черты. Как правило, большинство из них включают в себя два подстроечных резистора, который контролируют максимумы и минимумы напряжения. Кроме этого, в каждом контроллере есть обмотка реле, которое контролирует диапазон границ. Таким образом, если в аккумуляторе установлена максимальная граница в 15 В, устройство не сможет генерировать энергию выше этого предела.

В зависимости от строения контроллеры могут быть:

простой контроллер или универсальный;
гибридный контроллер.

Среди устройств, позволяющих контролировать данные параметры, различают:

контроллеры типа ВКЛ/ВЫКЛ;
Pulse width modulation (PWM) контроллер, или широтно-импульсный модулятор;
Maximum power point tracking (MPPT) контроллер или контроллер, который следит за направлением солнечных лучей.

Контроллеры типа ВКЛ/ВЫКЛ

Этот модуль выполняет функцию выключения аккумуляторов от источника при предельных нагрузках. На сегодняшний день, эти контроллеры используются довольно редко и считаются одним из самых примитивных. Принцип действия контроллера построен на постоянном контроле определенных значений генератора и плеча аккумулирующего устройства. Включение контроллера происходит тогда, когда напряжение на батарее будет ниже номинала, либо будет находиться в пределах параметров напряжения. Выключение устройства происходит в том случае, если напряжение превышает лимит нагрузки, которую может выдержать контроллер. Такие контроллеры широко используются в системах с прогнозируемой нагрузкой, к примеру, в системах аварийного освещения и сигнализации (контроллер заряда-разряда hcx-2366).

Функции

Контролеры созданы для:

Наблюдения за процессом зарядки. При восстановлении емкости от 0 до 10% работает предварительное накопление емкости. От 10 до 70-80% происходит увеличение скорости наполнения постоянным током. Дозарядка проходит медленнее, из-за увеличившегося сопротивления в цепи.
Регулировки просадок. Защищает электрическую цепь от короткого замыкания, просадок напряжения.
Блокировки перезаряда. У каждой батареи есть лимит максимального напряжения (у Li-Ion он составляет около 4,2 В). Достигнув указанной цифры, питание автоматически отключается, препятствуя вздутию и взрыву АКБ.
Защиты от глубокой разрядки. Если напряжение аккумулятора падает ниже критического значения (3 В в Li-Ion), происходит потеря номинальной емкости, уменьшается время автономной работы.
Балансировки. Следит за равномерной зарядкой всех звеньев электросхемы, увеличивая срок службы элемента питания.
Наблюдения за температурой. При перегреве или переохлаждении срабатывает терморезистор, который отключает питание, поданное на батарею.

Все параметры задают микросхеме или контролеру на этапе производства.

PWM контроллер

Микросхемы управления типа PWM являются самыми современными и многофункциональными с технической точки зрения. Такие устройства позволяют в автоматическом режиме отслеживать значения напряжения и силы тока. После того, как достигается максимально возможное значение, контроллер фиксирует его на плате для стабилизации аккумулирующего устройства. Благодаря этому, достигается максимальная емкость аккумулятора. Данный тип контроллеров имеет и другое название, которое встречается чаще — это ШИМ-контроллеры. Если расшифровать сокращенную аббревиатуру, то получится такое понятие как широтно-импульсный модулятор. Чаще всего такие устройства встречаются в теле- и радиотехнике. Кроме этого, их можно найти в некоторых бытовых приборах и импульсных блоках питания.

Принцип действия PWM контроллера

Напряжение от стандартной солнечной панели переходит по двум проводникам к стабилизирующему элементу. За счет этого, происходит выравнивание потенциалов входного напряжения. После этого напряжение поступает в транзисторы, которые стабилизируют входящие напряжение и ток. Вся система управляется за счет драйвера. Схема устройства включает в себя датчик температуры и драйвер. Данные устройства контролируются силовыми транзисторами, количество которых зависит от мощности устройства. Датчик температуры отвечает за состояние нагрева элементов контроллера. Обычно он находится на радиаторах силовых транзисторов, либо внутри корпуса. От этого его функциональность не меняется. Если температура превышает заданные границы, устройство автоматически отключается.

Способы подключения

Подключение завит от типа устройства.

Специально для пользователей, рядом с клеммами есть обозначения, что к ним подключать. Необходимо учесть строгую последовательность: 1. Подключите аккумулятор. 2. Включите предохранитель на плате, рядом с «+». 3. Вставьте контакты солнечных батарей. 4. Подсоедините контрольную лампу с напряжением 12 или 24 В.

Важно производить подключение в строгой последовательности, учитывая маркировки, нанесенные на клеммы и полярность проводов.

Подключение заметно отличается от ШИМ:

Солнечную панель подключают к инвертору.
От него плюс заводят в прибор. На минусовой кабель ставят предохранитель.
Ко второму плюсу и минусу подключают АКБ с использованием предохранителей.
Инвертор и контроллер подключают к заземлению.

Последовательность и тип подключения будет незначительно отличаться:

Переведите клеммы в неактивное положение.
Достаньте предохранители.
Подсоедините батареи.
Подключите солнечные батареи.
Позаботьтесь о заземлении.
Добавьте в цепь датчик температуры.
Верните предохранители, активируйте клеммы.

Широтно-импульсный модулятор

MPPT контроллер — это модуль контроля электричества, который используется для генерации энергии на солнечных электростанциях. Микросхема устройства работает с максимальными значениями КПД и дает высокие показатели на выходе. Микросхема, в которую входит контроллер данного типа, достаточно сложная и включает в себя ряд устройств, которые выстраивают необходимый порядок контроля. Эта последовательность позволяет контролировать уровни напряжения и тока постоянно, при этом выдавая максимум мощности устройства на выходе. Главным отличием в конфигурации широтно-импульсного модулятора от PWM устройств считается то, что они способны активизировать свой солнечный модуль под погодные условия. Таким образом, мощность при любой погоде будет максимальная, независимо от продолжительности нахождения на солнце.

Изготовление платы

Для работы потребуется:

Стеклотекстолит фольгированный;
Наждачная бумага (очень мелкозернистая и нулёвка);
Растворитель для обезжиривания;
Глянцевая бумага для лазерного принтера (1 лист);
Утюг;
Лимонная кислота;
Перекись водорода;
Соль пищевая;

Для платы понадобится кусок текстолита размером 4Х6 сантиметра. Обрезать её в нужный размер лучше ножовкой по металлу. Потому что при работе ножницами текстолит может расслоиться и появятся грубые заусенцы.

Обязательно обрабатываем кромку мелкой наждачной шкуркой. Чтобы снять слой оксидной плёнки, очень аккуратно обрабатываем поверхность нулёвкой.

Последний подготовительный этап – обезжиривание. Но это перед тем как приложить распечатанную схему.

Как грамотно выбрать контроллер заряда аккумулятора?

Для того, чтобы выбрать нужный контроллер, необходимо определиться с функцией, которую будет нести данное устройство и с масштабом всей установки. Если предполагается сборка небольшой солнечной системы, которая будет контролировать бытовые приборы с мощностью не более двух киловатт, то достаточно установки PWM контроллера. Если же речь идет о более мощной системе, которая будет контролировать сетевое электричество и работать в автономном режиме, тогда необходима установка MTTP контроллера. Все зависит от напряжения которое поступает на контроллер аккумулирующего устройства. PWM-контроллера способны выдержать показатели до 5 кВт, в свою очередь MTTP-модули выдерживают до 50 кВт.

Режим КТЦ АКБ

При старте программы включается заряд АБ с током Is. Через 1 сек АБ переключается на разряд с током Ii. Еще через 1 сек АБ снова переключается на заряд. Так продолжается до тех пор, пока напряжение не достигнет Umax – программа останавливается. Индикация КТЦ выкл. Если напряжение стало выше Umax на 0.2 – остановка программы, индикация ERROR. Если ток заряда или разряда превысил установленные на 0.2 – остановка программы, индикация ERROR.

Если истекло время заряда (параметр H) – остановка программы, индикация ERROR в верхней строке. В нижней строке надпись Time out.

Выбранный режим после отключения от сети не запоминается. При включении всегда режим зарядка.

Как работают электронные модули солнечной батареи?

Микроконтроллеры, или электронные модули, которые являются неотъемлемым элементом солнечной батареи, предназначены для ряда функций, позволяющих сохранять энергию солнечной панели. Генерация энергии солнечной батареей обусловлена падением на ее поверхность солнечных лучей. Благодаря фотоэлементам, солнечных свет генерирует электрический ток. Полученная энергия попадает на контроллер заряда аккумулятора, который отслеживает потребление энергии. Данное устройство регулирует и устанавливает предельное значение силы тока и пропускает ее в аккумулятор-накопитель. Чисто теоретически, без контроллера заряда можно было бы обойтись. Таким образом, вся полученная энергия напрямую бы попадала в аккумулятор. однако, при этом возникал бы риск постоянных перегрузок системы, которые бы в скором времени выводили устройство из строя. Самым ярким примером такого устройства является литий-ионный аккумулятор, который устанавливается в телефонах, планшетах, зарядных устройствах для ноутбуков и других современных гаджетах.

Как сделать своими руками

Если нет возможности приобрести уже готовый продукт, то его можно создать своими руками. Но если разобраться в том, как работает контроллер заряда солнечной батареи довольно просто, то вот создать его будет уже сложнее. При создании стоит понимать, что такой прибор будет хуже аналога, произведенного на заводе.

схема

Это простейшая схема контроллера солнечной батареи, которую создать будет проще всего. Приведенный пример пригоден для создания контроллера для зарядки свинцово-кислотного аккумулятора с напряжением в 12 В и подключением маломощной солнечной батареей.

Если заменить номинальные показатели на некоторых ключевых элементах, то можно применять эту схему и для более мощных систем с аккумуляторами. Суть работы такого самодельного контроллера будет заключаться в том, что при напряжении ниже, чем 11 В нагрузка будет выключена, а при 12,5 В будет подана на аккумулятор.

Стоит сказать о том, что в простой схеме используется полевой транзистор, вместо защитного диода. Однако если есть некоторые знания в электрических схемах, можно создать контроллер более продвинутый.

схема

Данная схема считается продвинутой, так как ее создание намного сложнее. Но контроллер с таким устройством вполне способен на стабильную работу не только с подключением к солнечной батарее, а еще и к ветрогенератору.

Как подобрать контроллер заряда солнечных батарей.

При выборе контроллера заряда для солнечных батарей большинство задается вопросом, как выбрать контроллер заряда солнечных батарей.

7 с полоской.jpg

Выбор контроллера заряда солнечных батарей следует разделить на несколько аспектов:

Подбор по мощности массива солнечных батарей;
Подбор по напряжению используемых солнечных батарей и акб;
Подбор по максимальной нагрузке или зарядному току акб, количеству акб;
Подбор по типу АКБ;
Подбор по необходимым функциям;
Подбор по типу регулировки и преобразования напряжения;
Подбор по стоимости;
Выбор производителя.

Подбор по мощности массива солнечных батарей

8 с полоской.jpg

Основной параметр контроллера солнечного заряда это рабочее напряжение и максимальная сила тока, с которой может работать контроллер заряда. Очень важно знать такие параметры солнечных батарей, как:

Номинальное напряжение – рабочее напряжение контура солнечных батарей, замкнутого на нагрузку, т.е. на контроллер;

Напряжение открытого контура – максимальное достигаемое напряжение контура солнечных батарей, не подключенного к нагрузке. Также же это напряжение называется напряжением холостого хода. При подключении к контроллеру солнечных батарей, контроллер должен выдерживать данное напряжение.

Максимальная сила входного тока от солнечных батарей, сила тока контура солнечных батарей в режиме короткого замыкания. Этот параметр достаточно редко указывается в характеристиках контроллера. Для этого необходимо узнать номинал предохранителя в контроллере и посчитать величину тока короткого замыкания солнечных модулей в контуре. Для солнечных батарей ток короткого замыкания обычно всегда указан. Ток короткого замыкания всегда выше максимального рабочего тока.

Номинальный рабочий ток. Ток подключенного контура солнечных батарей, который вырабатывается солнечными батареями при нормальных условиях эксплуатации. Данный ток обычно ниже указанного тока в характеристиках для контроллера, так как производители, как всегда, указывают максимальную силу тока контроллера.

Номинальная мощность подключаемых солнечных батарей. Данная мощность представляет произведение рабочего напряжения на рабочий ток солнечных батарей. Мощность солнечных батарей, подключенных к контроллеру должна быть равна указанной или меньше, но никак не больше. При превышении мощности, контроллер при отсутствии предохранителей может сгореть. Хотя большинство контроллеров, естественно, имеют предохранители, рассчитанные на перегрузку в 10-20% в течение 5-10 минут.

Подбор контроллера по напряжению и току солнечных батарей и акб

Большинство выпускаемых солнечных батарей имеет номинальное напряжение 12 или 24 вольта. Это сделано для того чтобы можно было заряжать аккумуляторные батареи без дополнительного преобразования напряжения. Аккумуляторные батареи появились значительно раньше солнечных батарей и имеют распространённый стандарт номинального напряжения на 12 или 24 вольта. Соответственно большинство контроллеров для солнечных батарей выпускается с номинальным рабочим напряжением равным 12 или 24 вольта, а также двухдиапазонные на 12 и 24 вольта с автоматическим распознаванием и переключением напряжения.

9 с полоской.jpg

Номинальное напряжение на 12 и 24 вольта достаточно низкое для мощных систем. Для получения необходимой мощности приходится увеличивать количество солнечных батарей и аккумуляторов, соединяя их в параллельные контуры и значительно увеличивая силу тока. Увеличение силы тока ведет к нагреву кабеля и электрическим потерям. Необходимо увеличивать толщину кабеля, возрастает расход металла. Также необходимы мощные контроллеры, рассчитанные на высокий ток, такие контроллеры получаются очень дорогими.

Чтобы исключить возрастание тока, контроллеры для мощных систем делают для номинально рабочего напряжения на 36, 48 и 60 Вольт. Стоит заметить, что напряжение контроллеров кратно по напряжению 12 вольтам, для того чтобы можно было подключать солнечные батареи и акб в последовательные сборки. Контроллеры с кратным напряжением выпускаются только для технологии зарядки ШИМ.

10 с полоской.jpg

Как видно ШИМ контроллеры выбираются с напряжением кратным 12 вольтам, причем в них входное номинальное напряжение от солнечных батарей и номинальное напряжение контура подключенных аккумуляторов должно быть одинаковым, т.е. 12В от СБ – 12В к АКБ, 24В на 24, 48В на 48В.

У контроллеров MPPT входное напряжение может быть равным или произвольно выше в несколько раз без кратности 12 Вольтам. Обычно MPPT контроллеры имеют входное напряжение от солнечных батарей от 50 Вольт для простых моделей и до 250 вольт для мощных контроллеров. Но следует учесть, что опять же производители указывают максимальное входное напряжение, и при последовательном подключении солнечных батарей следует складывать их максимальное напряжение, или напряжение холостого хода. Проще говоря: входное максимальное напряжение любое от 50 до 250В, в зависимости от модели, номинальное или минимальное входное при этом будет 12, 24, 36 или 48В. При этом выходное напряжение для заряда АКБ у контроллеров MPPT стандартное, часто с автоматическим определением и поддержкой напряжений на 12, 24, 36 и 48 Вольта, иногда 60 или 96 вольт.

11 с полоской.jpg

Существуют серийные промышленные очень мощные MPPT контроллеры с входным напряжением от солнечных батарей на 600В, 800В и даже 2000В. Данные контроллеры также можно свободно приобрести у российских поставщиков оборудования.

Окромя выбора контроллера по рабочему напряжению, контроллеры следует выбирать по максимальному входному току от солнечных батарей и максимальному току заряда акб.

Для ШИМ контроллера, максимальный входной ток от солнечных батарей будет переходить в зарядный ток АКБ, т.е. контроллер не будет заряжать большим током, чем выдают подключенные к нему солнечные батареи.

В MPPT контроллере все иначе, входной ток от солнечных батарей и выходной ток для заряда акб – это разные параметры. Эти токи могут быть равными, если номинальное напряжение подключенных солнечных батарей равно номинальному напряжению подключенных акб, но тогда теряется суть преобразования MPPT, и эффективность контроллера уменьшается. В MPPT контроллерах номинальное входное напряжение от солнечных батарей должно быть выше номинального напряжения подключенных АКБ оптимально в 2-3 раза. Если входное напряжение выше ниже чем в 2 раза, к примеру, в 1,5 раза, то будет меньшая эффективность, а выше более чем в 3 раза, то будут большие потери на разницу преобразования напряжения.

Соответственно входной ток всегда будет равен или ниже максимальному выходному току заряда АКБ. Отсюда следует, что MPPT контроллеры необходимо выбирать по максимальному зарядному току АКБ. Но чтобы не превысить данный ток, указывается максимальная мощность подключаемых солнечных батарей, при номинальном напряжении контура подключенных АКБ. Пример для контроллера заряда MPPT на 60 Ампер:

800Вт при напряжении АКБ электростанции 12В;

1600Вт при напряжении АКБ электростанции 24В;

2400Вт при напряжении АКБ электростанции 36В;

3200Вт при напряжении АКБ электростанции 48В.

Следует заметить, что данная мощность при 12 вольт указана для зарядного напряжения от солнечных панелей в 13 — 14 Вольт, и кратна для остальных систем с напряжениями на 24, 36 и 48вольт.

Подбор контроллера по максимальной нагрузке, зарядному току акб и по количеству акб

12 с полоской.jpg

Одним из важных аспектов выбора контроллера является максимальная выходная мощность контроллера, которая должна учитываться как со стороны контроллера, так и со стороны акб. Рассмотрим почему.

Допустим, имеем комплект акб большой емкости. Соответственно чтобы зарядить данные акб в течение дня, контроллер должен выдавать необходимую мощность, ну и мощность подключенных солнечных батарей должна быть, естественно, не меньшей. Если мощность контроллера и массива солнечных батарей будет меньше, то акб не успеют зарядиться в течение дня, и при постоянной нагрузке разрядятся еще больше, и так каждый раз, что скажется на их последующем ресурсе.

Если подключенные акб к солнечному контроллеру имеют маленькую емкость. Для современных контроллеров эта проблема уже не актуальна, но стоит рассмотреть такой вариант. На старых или простых контроллерах очень важно было подобрать контроллер, мощность которого с равной мощностью солнечных батарей позволят в течение дня зарядить акб, разряженный за ночь, и обеспечить питанием дневные электрические нагрузки. Для аккумуляторных батарей максимальный зарядный ток не должен превышать 30% от номинала емкости, если акб имеет емкость 100АЧ, то зарядный ток не должен превышать 30 Ампер. Если же мощность солнечной системы была бы избыточна, то контроллер продолжал бы заряжать акб даже после полного их заряда, не опуская зарядный ток и напряжение, что приводило к закипанию электролита, его кипению, вскипанию и порче аккумулятора. Современные контроллеры имеют встроенный компьютер, который следит за параметрами акб, имеет программу заряда, управляемые реле отключения, а также может регулировать ток и напряжение заряда.

Подбор контроллера по типу АКБ

Различные по типу АКБ необходимо заряжать по различным программам зарядки. Это связано с различным химическим составом аккумуляторов. Программы зарядки имеют разные алгоритмы заряда. В соответствии с выбранной программой зарядки акб контроллер заряда регулирует напряжение и силу тока в установленном диапазоне. Современные контроллеры заряжают контроллеры по технологии широтно-импульсной модуляции, такие контроллеры называются ШИМ(PWM) контроллеры. Причем более дорогие контроллеры, которые называются MPPT, использующие технологию поиска точки максимальной мощности от массива солнечных батарей тоже заряжают аккумуляторы по технологии ШИМ. Сначала MPPT контроллер отбирает максимальную мощность, а далее используя ШИМ преобразователь, заряжает акб в соответствии с установленной программой зарядки.

13 с полоской.jpg

В зависимости от имеющихся аккумуляторов, необходимо выбрать контроллер, имеющий программу заряда именно для вашего типа акб. Рассмотрим основные типы АКБ и условия их заряда:

1) Свинцово-кислотные с жидким электролитом. Заряжаются обычно напряжением не выше 14-15 вольт, можно и выше до 17 вольт, но электролит быстро закипит и начнется процесс его выкипания и разрушения пластин, поэтому придется безотрывно следить за процессом заряда и при начале образования пузырьков, все равно опустить напряжение до 14 вольт, или отключить заряд и дать остыть аккумулятору. Также такие аккумуляторы при заряде выделяют взрывоопасный газ, поэтому их необходимо заряжать с открытыми клапанами и в хорошо вентилируемом помещении.

2) Свинцово-кислотные герметичные с загущенным или абсорбированным электролитом. Это аккумуляторы, изготовленные по технологии GEL и AGM. Данные аккумуляторы необходимо заряжать напряжением не выше 14 вольт. Это связано с тем, что если начнется процесс нагрева, загущенного или абсорбированного электролита, то структура электролита начнет разрушаться, и потеряет свои свойства, причем в отличии от жидко-кислотных, электролит невозможно поменять или восстановить.

3) Щелочные АКБ. Требуют заряд напряжением от 10В до 17В, необходимо следить за процессом заряда.

5) Литиевые, имеют в составе специальный блок управления зарядом.

Простые контроллеры заряда имеют одну или две программы зарядки для свинцово-кислотных акб для негерметичных жидкостных и для герметичных GEL или AGM аккумуляторов.

Подбор контроллера заряда по необходимым функциям

В современном мире в стремлении увеличения эффективности, автономности и оперативности информационного контроля к контроллерам заряда от солнечных батарей также применяются требования к обеспечению различными функциями, в зависимости от места применения контроллера.

Наиболее востребованными функциями необходимыми в контроллере заряда являются:

Автоопределение номинального напряжения солнечных батарей и акб 12В/24В/36В/48В и др.

Наличие дисплея для отображения показаний и удобства настройки;

Возможность вручную устанавливать параметры работы контроллера;

Наличие коммуникационных портов для подключения внешнего дисплея или компьютера, с учетом удаленного доступа. Такие порты, как RS232, USB, Ethernet интерфейсы для связи с другими устройствами;

Поддержка различных типов аккумуляторов;

Встроенные защиты: перегрузка, перезаряд, короткое замыкание;

Комплексная самодиагностика и электронная защита может предотвратить ущерб от неправильной установки или системных ошибок;

Внешние датчики температуры, тока и др.;

Реле управления другими устройствами;

Встроенные таймеры на отключения нагрузки;

Электронный журнал параметров работы контроллера.

Солнечный контроллер заряда необходимо выбирать с учетом требуемых функций.

6. Выбор контроллера по типу регулировки напряжения и тока. ШИМ и MPPT.

По регулировке тока и напряжения современные контроллеры можно разделить на два основных типа ШИМ и MPPT.

Подбор по стоимости

Важным критерием выбора контроллера является стоимость контроллера. При возникновении вопроса, какой контроллер купить, дороже или дешевле, в случаях небольших солнечных электростанций возникает решение, купить контроллер проще и дешевле, а на разницу в цене купить еще одну две солнечные батареи.

Если вы хотите установить простую автономную электростанцию на солнечных батареях, то стоит выбрать недорогой, но качественный ШИМ контроллер, с запасом по мощности в 20-30%.

Если же вы очень критично относитесь к установке электростанции, вам важно все параметры станции, высокая эффективность, контроль параметров, возможности удаленного управления, а также переключение между электростанцией и электросетью, или автоматическое включение генератора, то стоит приобрести продвинутый, современный, MPPT контроллер, с множеством функций, встроенных защит, возможностью управления внешними устройствами и перераспределением нагрузок.

Выбор производителя

Не маловажным аспектом является выбор производителя контроллеров. При выборе производителя контроллеров следует учитывать следующие факторы:

1) Специализации производителя. Что выпускает данное предприятие. Специализируется ли оно на производстве компонентов автономных электростанций, или контроллер является дополнительно выпускаемым среди прочей разнообразной несерьезной электроники. Бывает еще, что профильное по электрическим и электронным приборам предприятие решило выпускать дополнительно контроллер заряда солнечных батарей, и хотя они имеют серьезный подход, хорошую компонентную базу, но часто их устройства могут быть непродуманными, иметь мало функций. Это связано с тем, что для выпуска контроллера не открывался специальный отдел, который бы занимался проработкой изделия, испытаниями, доработкой, сопровождением и поддержкой контроллера в эксплуатации. Скорее всего, предприятие приобрело патент на изготовление контроллера у сторонней фирмы для загрузки незадействованных мощностей. Причем данный контроллер будет устаревшим, прошлого поколения вряд ли кто будет продавать патент на совершенно новое технологичное перспективное устройство.

2) Страна производства. Если для вас важно, контроллеры можно выбрать по стране производства. Основное разделение идет на:

Европейские. Наиболее качественные продуманные и дорогие.

Американские. Аналогично европейским.

Российские. Рынок наших контроллеров только развивается. Но уже есть достаточно продуманные контроллеры, способные составить конкуренцию европейским контроллерам. Одним из плюсов является возможность гарантийного ремонта или замены в небольшие сроки.

Китайские. Такие контроллеры можно разделить на две категории:

1) От брендовых производителей, специализирующихся на выпуске именно компонентах солнечных электростанций.

2 ) Прочие китайские производители неизвестных марок. Такие контроллеры отличает невысокая цена, некачественное исполнение, отсутствие каких-либо инструкций, гарантий и поддержки производителя.

Как подобрать контроллер для зарядки аккумулятора и что значат амперы в его хорактеристиках, FAQ

Первое с чего мы начнем это:

Контроллер заряда, это устройство, которое контролирует процесс заряда аккумулятора, делятся они на две популярных категории:

ток может быть указан максимальный — при котором контроллер либо выйдет из строя при долгой нагрузке, либо сработает защита и аккумулятор заряжаться перестанет от контроллера, пока его не перезагрузишь, либо не настанет новый световой день.
ток может быть кратковременным или другими словами рекомендуется ниже, но при всплесках контроллер будет продолжать работать.
ток может быть указан как ток заряда аккумулятора, то есть выше этого тока не рекомендуется подключать аккумуляторные батареи. Иначе контроллер может не выдержать
ток может быть номинальным рекомендованным, но не максимальным, для примера можно отнести сюда старые трейсеры, которые имеют запас по току отдачи, но при этом контроллер хорошо нагревается, так что требуется дополнительное охлаждение.

BMS-контроллер заряда аккумулятора: функции, типы, правила выбора

BMS-контроллеры — незаменимые помощники для обеспечения безопасной работы литиевых аккумуляторов. Узнайте в этой статье, как правильно подобрать и использовать контроллер заряда, чтобы продлить срок службы батареи в 2-3 раза.

Основные функции BMS-контроллера

BMS-контроллер выполняет несколько важных функций:

Защита от перезаряда и переразряда
Контроль температуры аккумулятора
Предотвращение коротких замыканий
BMS-контроллер заряда отвечает за правильный алгоритм зарядки и разрядки
Балансировка напряжений между ячейками аккумулятора

Благодаря этому достигается оптимальный режим работы батареи и значительно увеличивается срок ее службы.

Типы BMS-контроллеров и их характеристики

Существует несколько разновидностей BMS контроллеров:

Для литий-ионных (Li-ion) Для литий-полимерных (Li-Po) Для литий-железо-фосфатных (LiFePO4)

По функционалу:

Простые — только защита С балансировкой напряжений С контролем заряда и разрядки

Основными параметрами BMS являются:

Максимальный ток
Максимальное напряжение
Количество ячеек в сборке аккумуляторов

Например, контроллер с характеристиками 3S 20A 12.6B BMS предназначен для 3 последовательно соединенных ячеек с суммарным напряжением 12.6 В и максимальным током 20 А.

Пайка BMS платы

Как выбрать подходящий BMS-контроллер заряда аккумулятора

При выборе BMS-контроллера нужно определить:

Тип аккумулятора (Li-ion, Li-Po, LiFePO4)
Количество ячеек в батарее
Емкость каждой ячейки
Максимальный разрядной ток

Исходя из этих данных, подбирается BMS с соответствующими характеристиками. Например, для батареи из 4х18650 ячеек требуется 4S BMS рассчитанный на нужный ток.

Важный момент — BMS должен иметь запас по току, т.е. максимальный ток контроллера должен быть выше, чем максимальный ток нагрузки.

Как правильно подключить BMS к аккумулятору

Последовательность подключения BMS контроллера аккумулятора:

Аккуратно припаять провода BMS к каждой ячейке сборки
Соединить ячейки последовательно с помощью перемычек
Подключить нагрузку к выходным контактам BMS
Зарядное устройство также подключается через BMS

Схема соединений приведена на рисунке:

При монтаже BMS нужно строго соблюдать полярность — иначе контроллер и аккумулятор могут выйти из строя.

BMS-контроллер заряда является обязательным компонентом для построения литиевого аккумулятора. Правильный выбор и монтаж BMS позволяет в разы продлить срок службы батареи.

Особенности зарядки через BMS-контроллер

При зарядке аккумулятора через BMS контроллер нужно учитывать несколько моментов:

Максимальный зарядный ток не должен превышать допустимый ток BMS
Напряжение зарядного устройства подбирается исходя из количества последовательно соединенных ячеек
Рекомендуется использовать зарядные устройства с возможностью регулировки тока и напряжения

Качественное ЗУ для зарядки через BMS должно поддерживать алгоритмы CC/CV или CCCV.

Возможные неисправности BMS и способы их устранения

Среди типичных поломок BMS контроллеров встречаются:

Перегорание предохранителя
Выход из строя балансировочных резисторов
Нарушение паяных соединений на плате

Для их починки обычно требуется паяльник и некоторые навыки работы с электронными компонентами. В сложных случаях проще заменить BMS на новый.

Производство аккумуляторов

BMS-контроллеры разных производителей: сравнение, отзывы

Хорошо зарекомендовали себя BMS контроллеры таких фирм, как Daly и BesTech. Модели этих производителей отличаются надежностью и стабильной работой.

В числе популярных бюджетных BMS можно выделить модели от ЗАО «Технокомплект». Они просты в использовании и обслуживании.

DIY BMS-контроллер: как собрать своими руками

Домашняя сборка BMS возможна, но требует опыта в пайке и программировании микроконтроллеров. Готовые модули проще приобрести.

В основе DIY BMS лежит плата Arduino и датчики тока, напряжения и температуры подключенные к ней. На Arduino загружается прошивка, реализующая алгоритмы контроля и управления аккумулятором.

BMS для электромобилей, скутеров и другого электротранспорта

Для электротранспорта применяются мощные BMS, рассчитанные на высокие токи потребления. Они объединяют в себе несколько плат защиты, каждая из которых управляет группой последовательно соединенных аккумуляторов.

Например, в электроскутере может использоваться 48В сборка из 12S5P аккумуляторов 18650. Для нее потребуются 5 BMS по 12S и «главный» BMS контролирующий все 5 групп батарей.

Как продлить срок службы аккумуляторов с помощью BMS-контроллера

Использование BMS контроллера при эксплуатации литиевых аккумуляторов позволяет значительно увеличить срок их службы. Рассмотрим основные рекомендации:

Выбирать BMS с запасом по максимальному току
Не превышать допустимые токи заряда и разряда
Регулярно производить балансировку ячеек аккумулятора
Использовать качественные ЗУ для зарядки батареи

Если в процессе эксплуатации будут соблюдаться все требования по работе через BMS, ресурс аккумуляторной батареи легко может составить 1500-2000 циклов заряда/разряда.

Отличия BMS для Li-Po и Li-Ion аккумуляторов

Хотя литий-полимерные (Li-Po) и литий-ионные (Li-Ion) элементы питания похожи, для них требуются разные BMS-контроллеры. Главные отличия:

Разное напряжение полного заряда:
Требования по максимальному напряжению ячейки в сборке

Поэтому при выборе BMS обязательно нужно обязательно учитывать тип аккумулятора в батарее.

Перспективы развития BMS-контроллеров

В ближайшем будущем ожидается появление BMS-контроллеров следующего поколения со следующими улучшениями:

Встроенные средства телеметрии и удаленного мониторинга
Расширенные диагностические функции
Увеличенный срок службы компонентов

Это позволит обеспечить еще более надежную и долговечную работу литиевых аккумуляторов с применением BMS.

Особенности BMS контроллеров для больших аккумуляторных батарей

Для построения аккумуляторных батарей большой емкости используются сложные каскадные схемы из нескольких BMS-контроллеров.

К примеру, для реализации 288В батареи на основе 18650 элементов может потребоваться объединение:

96 ячеек 18650 в группы по 3шт. (3S) с BMS на 15А
Группы соединяются в 32 последовательные цепочки по 12S
Устанавливается общий «главный» BMS контроллер на 384В 100А

Такая схема обеспечивает надежную эксплуатацию всего массива аккумуляторов при суммарном напряжении сотни вольт и емкости сотен ампер-часов.

Правила техники безопасности при работе с BMS

Хотя BMS-контроллер и выполняет важные защитные функции, при монтаже и обслуживании аккумуляторов стоит соблюдать меры предосторожности:

Использовать изолированный инструмент
Быть внимательным при пайке BMS
Проверять отсутствие КЗ перед включением
Не касаться открытых контактов питания

Стоит помнить, что напряжение всего в несколько десятков вольт уже представляет смертельную опасность. Поэтому работать аккуратно и строго по инструкции.

Дополнительные устройства для BMS

Для расширения функционала BMS-контроллеров часто используются:

Блоки индикации с кнопками управления
Беспроводные модули Bluetooth или Wi-Fi
Температурные датчики
Внешние системы оповещения и сигнализации

Это эффективно предотвращает появление проблем, а также позволяет организовать удобный контроль параметров аккумулятора и оперативно реагировать на возникающие неисправности.

Перспективные разработки в области BMS

Среди перспективных проектов с использованием BMS-контроллеров можно выделить:

BMS с функцией быстрой зарядки
Интеллектуальные «самообучающиеся» BMS
BMS на основе искусственных нейронных сетей

Применение новых технологий позволит вывести возможности и надежность BMS на новый уровень в ближайшие годы.