Контроллер заряда батареи- за что отвечает?

Что такое контроллер заряда аккумуляторов и для чего он нужен

Это печатная плата, установленная в корпусе элемента питания или закрепленная прямо на нем. Принцип ее работы зависит от типа аккумулятора, к которому подключена. В смартфонах, планшетах и других портативных девайсах применяется BMS-плата, имеющая распаянные электронные элементы.

Если убрать контроллер заряда из цепи, батарея прослужит меньше, а то и вовсе может взорваться, если не соблюдаются правила эксплуатации.

В ветрогенераторах тоже используются контроллеры, имеющие вид электронных блоков, подключаемых к солнечным батареям. Выбирая последние, учитывают тип аккумулятора, предназначенного для накопления электроэнергии. Как правило, это свинцово-кислотная АКБ.

Контроллер заряда это устройство которое автоматически регулирует уровень тока и напряжения от источника (например солнечных батарей) для обеспечения заряда аккумуляторных батарей, таким образом предохраняя аккумуляторы от повреждений.

Ее основные компоненты – это резисторы, MOSFET-транзисторы, накопительный конденсатор и микросхема защиты. Они оберегают батарею от неполадок по цепи питания, не допускают критических отклонений рабочих параметров и преждевременного выхода из строя.

Как выглядит контроллер аккумулятора?

Внешний вид контроллера зависит от типа элементов питания, для которых он предназначен. Например, для защиты Li-ion аккумуляторов популярного типоразмера 18650 используются миниатюрные платы, которые привариваются с помощью сварочной ленты к одному из контактов.

В результате незащищенный аккум становится защищенным, его диаметр увеличивается на доли миллиметра, а длина – на 2–3 мм.

Как работает контроллер аккумулятора?

Принцип работы контроллера батареи заключается в поддержании рабочих параметров в допустимых диапазонах. BMS плата контролирует работу АКБ сразу по нескольким параметрам.

Некоторые BMS платы кроме основных функций умеют

• выполнять балансировку ячеек в аккумуляторной батарее
• выравнивать напряжение всех аккумуляторов в сборке.

Это помогает избежать несоответствий по уровню заряда и продлить срок службы батареи.

Какой контроллер заряда выбрать?

Выбирая контроллер  прежде всего нужно понять масштаб самой системы.

Если вы собираете небольшую солнечную систему для обеспечения наиболее необходимых бытовых приборов электричеством  (от 0.3 кВт до 2 кВт) то вполне можно обойтись правильно подобранным ШИМ контроллером.

Если же речь идет об автономной системе,  резервной системе или, возможно, о системе совместимой с сетевым электричеством, то в данном случае не обойтись без хорошего MPPT контроллера.

Контроллер заряда li ion аккумулятора 18650 – специальная микросхема, обеспечивающая защиту батареи от негативного воздействия, вызванного параметрами зарядки.

 

Это обязательный элемент схемы, без которого использование литий-ионной батареи считается опасным.

Контролер заряда Li-Ion аккумулятора обеспечивает защиту батареи от негативного воздействия при изменении параметров зарядки.

 

Для бытовых нужд лучше выбрать контроллеры PWM, он дешевле, проще в обслуживании. Для мощных установок целесообразно купить MPPT-прибор с микроконтроллером.

Не рекомендуется устанавливать приборы малоизвестных брендов, так как они не всегда способны обеспечить параметры, соответствующие указанным в инструкции.

Можно ли обойтись без контроллера заряда?

Имея некоторый опыт работы с электроприборами, умея пользоваться вольтметром и амперметром, внимательно изучив инструкцию аккумулятора на предмет зарядных и разрядных характеристик безусловно можно обойтись без контроллера заряда.

При способе заряда АКБ велика вероятность снижения номинальной емкости (в связи с систематическим недозарядом) или выхода из строя из-за высокого тока или напряжения. Именно поэтому используются различные контроллеры заряда.

Какие бывают контроллеры заряда?

В основном разделяют три типа контроллеров заряда

• on/off контроллер
• PWM (ШИМ)  контроллер
• MPPT (ТММ) контроллеры.

В чем же их особенности и чем они отличаются:

On/off контроллер заряда

Данное устройство выполняет функцию отключения аккумуляторов от источника при достижении определенного напряжения. Такой тип контроллеров на сегодняшний день практически не используется.

Это простейшая альтернатива ручному контролю заряда аккумуляторов.

PWM (ШИМ) контроллер

Этот прибор является уже более продвинутым вариантом для заряда аккумуляторов, поскольку в автоматическом режиме контролирует уровень тока и напряжения, а также следит за наступлением максимума напряжения.

После того как максимум напряжения достигнут, ШИМ контроллер удерживает его некоторое время для стабилизации аккумулятора и достижения его максимальной емкости. Как правило такие контроллеры стоят недорого и могут удовлетворить простым солнечным системам.

Прибор с широтно-импульсной модуляцией, которая считается устаревшей. В основе контролера ШИМ, удерживающий напряжение путём дифференциации скважности генерируемого сигнала.

PWM-контроллер снимает напряжение на входе, с контура DC-DC-трансформатора. Таким образом, обеспечивается поддержка напряжения, заданного пользователем. Как правило, это 12-14 вольт, но существуют модели, где можно установить другие параметры. Импульсы ШИМ передаются на высокочастотные транзисторные ключи, ответственные за контроль питания дросселя.

На последнем в результате создаются быстрые перепады напряжения, чья амплитуда больше входных параметров. На выходе напряжение выравнивается конденсатором, стабилизируется диодом.

Контроллер PWM рассчитан на солнечные электростанции небольшой мощности. Ввиду низкой энергоэффективности, его рекомендуют использовать в районах с повышенной солнечной активностью.

MPPT (ТММ) контроллеры

MPPT, по своему принципу работы – модернизированная версия PWM, только за генерацию импульсов отвечает не ШИМ, а микрокомпьютер, состоящий из процессора и внутренней памяти. Такое решение предлагает расширенные возможности, в частности, контроль силы тока и напряжения, как на выходе, так и на входе преобразователя. Также микроконтроллер способен отслеживать температуру внутренних элементов цепи, исключая перегрев.

Более точный контроль входящих/исходящих параметров увеличивает производительность солнечных панелей, фактически исключая потери тепла на этапе светорассеивания.

Контроллер МРРТ применяется на крупных предприятия, промышленных солнечных электростанциях.

Данный контроллер является наиболее современным решением для солнечных электростанций. Солнечные панели вырабатывают дают мощность при строго определенном значении тока и напряжении (кривой ВАХ – вольт-амперной характеристики) – этот режим называется Точкой Максимальной Мощности (ТММ).

MPPT контроллер позволяет отслеживать эту точку и может наиболее эффективно использовать энергию солнечных батарей, что в свою очередь увеличивает скорость заряда аккумуляторов.

Такие контроллеры могут на 30-40% эффективнее заряжать аккумуляторы (банк аккумуляторов) , поэтому для резервных и автономных солнечных электростанций наиболее выгодным становится использование именно таких контроллеров не смотря на их высокую стоимость относительно ШИМ контроллеров.

Для чего нужен контроллер заряда для литиевых АКБ

Основная задача контроллера заряда 18650 – регулирование процесса зарядки/разрядки АКБ. Например, если напряжение опускается ниже 3В, плата автоматически отключит подачу тока потребителю. Также плата защищает от появления в сети подключения короткого замыкания.

Некоторые контроллеры зарядки комплектуются терморезисторов, в этом случае многоразовая батарейка защищена от перегрева.

Виды контроллеров

Контроллеры литий-ионных аккумуляторов отличаются по бренду производителя, цене, типу конструкции. Среди распространённых:

Контроллер заряда HX-4S-A01.

Контроллер заряда PWM.

Рекомендации для выбора контроллера

При выборе контроллера важно учитывать следующие нюансы.

Напряжение солнечной батареи

На контроллер подаётся напряжение от одной или нескольких панелей, объединённых по разным схемам. При выборе прибора важно, чтобы общее подаваемое напряжение с учётом холостого хода, не превышала предельной величины, указанной заводом-изготовителем. Параметры панели не всегда соответствуют заявленным, солнечную генерацию нельзя назвать стабильной, поэтому рекомендуется покупать контроллер с запасом 20-30%.

Мощность солнечной батареи

Суммарная мощность солнечных батарей, запитываемых через контроллер, не должна превышать его технических характеристик, указанных инструкции по эксплуатации.

Ток заряда

Выбирая контроллер для солнечно электростанции учитывайте, что оптимальный ток подачи заряда на аккумуляторную батарею составляет 10% ёмкости АКБ. Зарядка источников для хранения энергии другими параметрами тока приводит к ускоренной деградации пластин, может привести к закипанию электролита.

Контроллер заряда солнечной батареи – важный элемент солнечно электростанции, обеспечивающий её нормальную работу.

Задача модуля – распределение потоков электроэнергии, генерируемой солнечными панелями, поддержание стабильного напряжения на выходе, минимизация перезаряда, возникновения внештатных ситуаций.