Górne balansowanie ogniw LFP4 to operacja, dzięki której możemy wyrównać poziomy napięcia ogniw. Ten prosty zabieg pozwala nam na naładowanie zestawu 16S do napięcia 56,8 V i tym sposobem zgromadzić więcej energii w akumulatorze dostępnego dla naszego systemu Off-Grid. Podczas testu baterii Orient Power 5.12kW aktywny balanser pomógł uzyskać w pełnym cyklu rozładowania wynik o 0,2 kW lepszy niż balanser pasywny. Na rynku dostępnych jest kilka rozwiązań balansowania aktywnego, jednak tutaj skupimy uwagę na dwóch balanserach zewnętrznych firmy NEEY/HELTEC oraz DALY.
Balanser NEEY 4A
Balanser DALY 1A
Obydwa prezentowane balansery są SMART tzn. umożliwiają połączenie się poprzez bluetooth oraz zmianę nastaw momentu rozpoczęcia i zakończenia balansowania. Parametry te są bardzo istotne z punktu widzenia pracy akumulatora zbudowanego z ogniw LFP4, dla tego rodzaju ogniw zalecane jest ustawienie momentu balansowania poza płaską częścią charakterystyki ładowania ogniw tj. za punktem 3,42V gdzie następuje gwałtowny wzrost napięcia ogniwa, a jego stopień naładowania zbliża się do 100%.
Środowisko testowe
Balansery podłączone zostały do dwóch identycznych akumulatorów OrientPower 5.12 kW ze 100Ah ogniwami EVE, jako ładowarka posłuży nam urządzenie Victron Multiplus-II, która ładować będzie akumulatory do napięcia 55,2V prądem 30A, ładowanie rozpoczynamy od poziomu 3,320 V na celę. Parametry ustawione w balanserach są identyczne
Po około 40 minutach ładowania napięcia na poszczególnych celach w akumulatorach zbliżyły się do nastawionych parametrów, a balanser NEEY rozpoczął już swoją pracę prąd balansowania EquCur ma wartość -1.024A, a zatem balanser 'ściaga’ energię z ogniwa zaznaczonego kolorem czerwonym i 'przepompowuje’ do ogniwa niebieskiego (3.430 –> 3.414).
Po kolejnych 10 minutach ogniwa w akumulatorze z balanserem DALY mają różnicę 32mV, ale z jakiegoś powodu balanser nie podejmuje pracy.
Okazuje się, iż rozpoczęcie balansowania działa w inny sposób niż w balanserze NEEY tzn. w balanserze DALY wszystkie cele muszą znaleźć się powyżej progu 3,42V, aby balasner rozpoczął proces balansowania. Z mojego punktu widzenia takie zachowanie dyskwalifikuje balanser do pracy z ogniwami LFP4 ponieważ może zdarzyć się taka sytuacja że jedno lub więcej ogniw w pakiecie będą niedoładowane i wówczas taki balanser nigdy nie rozpocznie pracy z uwagi na to, że pozostałe ogniwa szybciej przekroczą swoją graniczne napięcie 3,65V i nastąpi wyłączenie z zabezpieczenia BMS przed przeładowaniem ogniwa. Druga sprawa, trzeba brać również pod uwagę kwestię gdy suma napięć dla akumulatora zbliża się do napięcia 55,2V maleje jego prąd ładowania, gdy maleje prąd ładowania baterii na ogniwach niedoładowanych maleje napięcie co jeszcze bardziej oddala punkt startu dla balansera DALY.
Podsumowanie
Po godzinie od rozpoczęcia pracy balanser NEEY zakończył swoje działanie ściągając różnicę pomiędzy ogniwami do poziomu 7mV. .
Balanser Daly w tym momencie nawet nie rozpoczął swojej pracy, a akumulator doładował się do poziomu 55,2V z różnicą pomiędzy ogniwami na niezmienionym poziomie. Cela 4 ma napięcie 3,460 a cela 7 3,416V czyli 44mV
Podsumowując zdecydowanie polecam dopłacić kilka złotych do balansera NEEY, który wykuje swoją pracę tak jak powinien. Myślę, że balanser DALY został zaprojektowany do pracy z ogniwami litowo-jonowymi typu NMC, gdzie napięcie na ogniwach rośnie wraz ze wzrostem poziomu naładowania, a parametry rozpoczęcia balansowania można wówczas ustawić na dużo niższym poziomie. Niestety dla ogniw LFP4 balansowanie na płaskiej części charakterystyki nie ma sensu, a nawet w niektórych przypadkach pogarsza sytuację. Zwycięzcą testu zostaje NEEY Active Balanser 4A, który mimo ustawienia prądu balansowania tylko na 1A wykonał swoją pracę, a zapas prądu balansowania przyda się podczas pracy w układzie z ogniwami 280Ah. Budowa takiego zestawu pojawi się w kolejnym artykule.