Отдел продаж

Телефоны: (3532) 25-27-22, 93-60-02, 93-50-02

E-mail: [email protected]

г.Оренбург, ул.Беляевская, д.50/1, стр.1

 

Разное

Контроллер зарядки аккумуляторов: Схемы контроллеров заряда-разряда Li-ion аккумуляторов и микросхемы модулей защиты литиевых батарей

Содержание

Схемы контроллеров заряда-разряда Li-ion аккумуляторов и микросхемы модулей защиты литиевых батарей

Содержание статьи:

Для начала нужно определиться с терминологией.

Как таковых контроллеров разряда-заряда не существует. Это нонсенс. Нет никакого смысла управлять разрядом. Ток разряда зависит от нагрузки — сколько ей надо, столько она и возьмет. Единственное, что нужно делать при разряде — это следить за напряжением на аккумуляторе, чтобы не допустить его переразряда. Для этого применяют защиту от глубокого разряда.

При этом, отдельно контроллеры заряда не только существуют, но и совершенно необходимы для осуществления процесса зарядки li-ion аккумуляторов. Именно они задают нужный ток, определяют момент окончания заряда, следят за температурой и т.п. Контроллер заряда является неотъемлемой частью любого зарядного устройства для литиевого аккумулятора.

Исходя из своего опыта могу сказать, что под контроллером заряда/разряда на самом деле понимают схему защиты аккумулятора от слишком глубокого разряда и, наоборот, перезаряда.

Другими словами, когда говорят о контроллере заряда/разряда, речь идет о встроенной почти во все литий-ионные аккумуляторы защите (PCB- или PCM-модулях). Вот она:

И вот тоже они:

Очевидно, что платы защиты представлены в различных форм-факторах и собраны с применением различных электронных компонентов. В этой статье мы как раз и рассмотрим варианты схем защиты Li-ion аккумуляторов (или, если хотите, контроллеров разряда/заряда).

Контроллеры заряда-разряда

Раз уж это название так хорошо укрепилось в обществе, мы тоже будем его использовать. Начнем, пожалуй, с наиболее распространенного варианта на микросхеме DW01 (Plus).

DW01-Plus

Такая защитная плата для аккумуляторов li-ion встречается в каждом втором аккумуляторе от мобильника. Чтобы до нее добраться, достаточно просто оторвать самоклейку с надписями, которой обклеен аккумулятор.

Сама микросхема DW01 — шестиногая, а два полевых транзистора конструктивно выполнены в одном корпусе в виде 8-ногой сборки.

Вывод 1 и 3 — это управление ключами защиты от разряда (FET1) и перезаряда (FET2) соответственно. Пороговые напряжения: 2.4 и 4.25 Вольта. Вывод 2 — датчик, измеряющий падение напряжения на полевых транзисторах, благодаря чему реализована защита от перегрузки по току. Переходное сопротивление транзисторов выступает в роли измерительного шунта, поэтому порог срабатывания имеет очень большой разброс от изделия к изделию.

Паразитные диоды, встроенные в полевики, позволяют осуществлять заряд аккумулятора, даже если сработала защита от глубокого разряда. И, наоборот, через них идет ток разряда, даже в случае закрытого при перезаряде транзистора FET2.

Вся схема выглядит примерно вот так:

Правая микросхема с маркировкой 8205А — это и есть полевые транзисторы, выполняющие в схеме роль ключей.

S-8241 Series

Фирма SEIKO разработала специализированные микросхемы для защиты литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов от переразряда/перезаряда. Для защиты одной банки применяются интегральные схемы серии S-8241.

Ключи защиты от переразряда и перезаряда срабатывают соответственно при 2.3В и 4.35В. Защита по току включается при падении напряжения на FET1-FET2 равном 200 мВ.

AAT8660 Series

Решение от Advanced Analog Technology — AAT8660 Series.

Пороговые напряжения составляют 2.5 и 4.32 Вольта. Потребление в заблокированном состоянии не превышает 100 нА. Микросхема выпускается в корпусе SOT26 (3х2 мм, 6 выводов).

FS326 Series

Очередная микросхема, используемая в платах защиты одной банки литий-ионного и полимерного аккумулятора — FS326.

В зависимости от буквенного индекса напряжение включения защиты от переразряда составляет от 2.3 до 2.5 Вольт. А верхнее пороговое напряжение, соответственно, — от 4.3 до 4.35В. Подробности смотрите в даташите.

LV51140T

Аналогичная схема протекции литиевых однобаночных аккумуляторов с защитой от переразряда, перезаряда, превышения токов заряда и разряда. Реализована с применением микросхемы LV51140T.

Пороговые напряжения: 2.5 и 4.25 Вольта. Вторая ножка микросхемы — вход детектора перегрузки по току (предельные значения: 0.2В при разряде и -0.7В при зарядке). Вывод 4 не задействован.

R5421N Series

Схемотехническое решение аналогично предыдущим. В рабочем режиме микросхема потребляет около 3 мкА, в режиме блокировки — порядка 0.3 мкА (буква С в обозначении) и 1 мкА (буква F в обозначении).

Серия R5421N содержит несколько модификаций, отличающихся величиной напряжения срабатывания при перезарядке. Подробности приведены в таблице:

Обозначение Порог отключения по перезаряду, В Гистерезис порога перезаряда, мВ Порог отключения по переразряду, В Порог включения перегрузки по току, мВ
R5421N111C 4.250±0.025 200 2.50±0.013 200±30
R5421N112C 4.350±0. 025
R5421N151F 4.250±0.025
R5421N152F 4.350±0.025

SA57608

Очередной вариант контроллера заряда/разряда, только уже на микросхеме SA57608.

Напряжения, при которых микросхема отключает банку от внешних цепей, зависят от буквенного индекса. Подробности см. в таблице:

Обозначение Порог отключения по перезаряду, В Гистерезис порога перезаряда, мВ Порог отключения по переразряду, В Порог включения перегрузки по току, мВ
SA57608Y 4.350±0.050 180 2.30±0.070 150±30
SA57608B 4.280±0.025 180 2.30±0.058 75±30
SA57608C 4.295±0.025 150 2.30±0.058 200±30
SA57608D 4.350±0.050 180 2. 30±0.070 200±30
SA57608E 4.275±0.025 200 2.30±0.058 100±30
SA57608G 4.280±0.025 200 2.30±0.058 100±30

SA57608 потребляет достаточно большой ток в спящем режиме — порядка 300 мкА, что отличает ее от вышеперечисленных аналогов в худшую сторону (там потребляемые токи порядка долей микроампера).

LC05111CMT

Ну и напоследок предлагаем интересное решение от одного из мировых лидеров по производству электронных компонентов On Semiconductor — контроллер заряда-разряда на микросхеме LC05111CMT.

Решение интересно тем, что ключевые MOSFET’ы встроены в саму микросхему, поэтому из навесных элементов остались только пару резисторов да один конденсатор.

Переходное сопротивление встроенных транзисторов составляет ~11 миллиом (0.011 Ом). Максимальный ток заряда/разряда — 10А. Максимальное напряжение между выводами S1 и S2 — 24 Вольта (это важно при объединении аккумуляторов в батареи).

Микросхема выпускается в корпусе WDFN6 2.6×4.0, 0.65P, Dual Flag.

Схема, как и ожидалось, обеспечивает защиту от перезаряда/разряда, от превышения тока в нагрузке и от чрезмерного зарядного тока.

Контроллеры заряда и схемы защиты — в чем разница?

Важно понимать, что модуль защиты и контроллеры заряда — это не одно и то же. Да, их функции в некоторой степени пересекаются, но называть встроенный в аккумулятор модуль защиты контроллером заряда было бы ошибкой. Сейчас поясню в чем разница.

Важнейшая роль любого контроллера заряда заключается в реализации правильного профиля заряда (как правило, это CC/CV — постоянный ток/постоянное напряжение). То есть контроллер заряда должен уметь ограничивать ток зарядки на заданном уровне, тем самым контролируя количество «заливаемой» в батарею энергии в единицу времени. Избыток энергии выделяется в виде тепла, поэтому любой контроллер заряда в процессе работы достаточно сильно разогревается.

По этой причине контроллеры заряда никогда не встраивают в аккумулятор (в отличие от плат защиты). Контроллеры просто являются частью правильного зарядного устройства и не более.

Схемы правильных зарядок для литиевых аккумуляторов приведены в этой статье.

Кроме того, ни одна плата защиты (или модуль защиты, называйте как хотите) не способен ограничивать ток заряда. Плата всего лишь контролирует напряжение на самой банке и в случае выхода его за заранее установленные пределы, размыкает выходные ключи, отключая тем самым банку от внешнего мира. Кстати, защита от КЗ тоже работает по такому же принципу — при коротком замыкании напряжение на банке резко просаживается и срабатывает схема защиты от глубокого разряда.

Путаница между схемами защиты литиевых аккумуляторов и контроллеров заряда возникла из-за схожести порога срабатывания (~4.2В). Только в случае с модулем защиты происходит полное отключение банки от внешних клемм, а в случае с контроллером заряда происходит переключение в режим стабилизации напряжения и постепенного снижения зарядного тока.

Контроллер заряда солнечной батареи

В этой статье мы поговорим о том, для чего нужен контроллер солнечных батарей, какие бывают разновидности и как выбрать такое устройство.

Для чего нужен солнечный контроллер?

Как уже было сказано, контроллер заряда является ключевым элементом гелиосистемы. Это электронное устройство, работающее на базе чипа, который контролирует работу системы и управляет зарядом аккумулятора. Контроллеры для солнечных батарей не допускают полной разрядки аккумулятора и его излишнего заряда. Когда заряд аккумуляторной батареи находится на максимальном уровне, то величина тока от фотоэлементов уменьшается. В результате подаётся ток, необходимый для компенсации саморазряда. Если аккумулятор чрезмерно разряжен, то контроллер отключит от него нагрузку.

Итак, можно обобщить функции, которые выполняет контроллер солнечных батарей:

  • многостадийный заряд аккумулятора;

  • отключение зарядки или нагрузки при максимальном заряде или разряде, соответственно;


  • включение нагрузки, когда заряд батареи восстановлен;


  • автоматическое включение тока с фотоэлементов для зарядки аккумулятора.

Можно сделать вывод, что подобное устройство продлевает срок службы аккумуляторов и недопускает их поломку.

На что же следует обратить внимание при выборе контроллера для солнечных батарей?

Основные характеристики изложены ниже:

Входное напряжение. Максимальное напряжение, указанное в техническом паспорте, должно быть на 20 процентов выше напряжения «холостого хода» батареи фотоэлементов. Это требование появилось из-за того, что производители часто ставят завышенные параметры контроллеров в спецификациях. Кроме того, при высокой солнечной активности напряжение солнечных модулей может быть выше, чем указано в документации;

Номинальный ток. Для контроллера типа PWM номинал по току должен на 10 процентов превышать ток короткого замыкания батареи. Контроллер типа MPPT нужно подбирать по мощности. Его мощность должен быть равна или выше напряжения гелиосистемы умноженного на ток регулятора на выходе. Напряжение системы берётся для разряженных аккумуляторов. В период высокой солнечной активности к полученной мощности следует прибавить 20 процентов про запас.

Не нужно экономить на этом запасе. Ведь экономия может плачевно сказаться в период высокой солнечной инсоляции. Система может выйти из строя и убытки будут гораздо больше.

Виды контроллеров.

Контроллеры On/Off.

Эти модели являются самыми простыми из всего класса контроллеров заряда для солнечных батарей.

Модели типа On/Off предназначены для того, чтобы отключать заряд аккумулятора, когда достигается верхний предел напряжения. Обычно это 14,4 вольта. В результате предотвращается перегрев и излишний заряд.

С помощью контроллеров On/Off не получится обеспечить полную зарядку аккумуляторной батареи. Ведь здесь отключение происходит в том момент, когда достигнут максимальный ток. А процесс зарядки до полной ёмкости ещё необходимо поддерживать несколько часов. Уровень заряда в момент отключения находится где-то 70 процентов от номинальной ёмкости. Естественно, что это негативно отражается на состоянии аккумулятора и снижает срок его эксплуатации.

Контроллеры PWM

В поисках решения неполной зарядки аккумулятора в системе с устройствами On/Off были разработаны блоки управления, основанные на принципе широтно-импульсной модуляции (сокращённо ШИМ) заряжающего тока. Смысл работы такого контроллера заключается в том, что он понижает заряжающий ток, когда достигается предельное значение напряжения. При таком подходе заряд аккумулятора доходит практически до 100 процентов. Эффективность процесса увеличивается до 30 процентов.

Есть модели PWM, которые умеют в зависимости от температуры ОС регулировать ток. Это хорошо сказывается на состоянии аккумулятора, уменьшается нагрев, лучше принимается заряд. Процесс становится регулируемым в автоматическом режиме.

ШИМ контроллеры заряда для солнечных батарей специалисты рекомендуют применять в тех регионах, где наблюдается высокая активность солнечных лучей. Их часто можно встретить в гелиосистемах маленькой мощности (менее двух киловатт). Как правило, в них работают аккумуляторные батареи небольшой ёмкости.

Регуляторы типа MPPT

Контроллеры заряда МРРТ сегодня являются самыми совершенными устройствами для регулирования процесса заряда аккумуляторной батареи в гелиосистемах. Эти модели увеличивают эффективность генерации электричества на одних и тех же солнечных батареях. Принцип работы устройств MPPT основан на определении точки максимального значения мощности.

MPPT в постоянном режиме следит за током и напряжением в системе. На основании этих данных микропроцессор подсчитывает оптимальное отношение параметров для того, чтобы достигнуть максимальной выработки по мощности. При регулировке напряжения и учитывается даже этап процесса зарядки. MPPT контроллеры солнечных батарей даже позволяют снимать большое напряжение с модулей, затем преобразовывая его в оптимальное. Под оптимальным понимается то, которое обеспечивает полную зарядку АКБ.

Если оценивать работу MPPT по сравнению с PWM, то эффективность функционирования гелиосистемы возрастёт от 20 до 35 процентов. К плюсам также стоит отнести возможность работы при затенении солнечной панели до 40 процентов. Благодаря возможности поддержания высокого значения напряжения на выходе контроллера можно использовать проводку небольшого сечения. А также можно поставить солнечные панели и блок на большее расстояние, чем в случае с PWM.


Некоторые особенности контроллеров заряда солнечных батарей

В заключение нужно сказать ещё о нескольких особенностях контроллеров заряда. В современных системах они имеют ряд защит для повышения надёжности работы. В таких устройствах могут быть реализованы следующие виды защиты:

  • От неправильного подключения полярности;


  • От коротких замыканий в нагрузке и на входе;


  • От молнии;


  • От перегрева;


  • От входных перенапряжений;


  • От разряда аккумулятора в ночное время.

Кроме того, в них устанавливаются всевозможные электронные предохранители. Чтобы облегчить эксплуатацию гелиосистем, контроллеры заряда имеют информационные дисплеи. На них отображается информация о состоянии аккумуляторной батареи и системы в целом. Здесь могут быть такие данные, как:

  • Степень заряда, напряжение АКБ;


  • Ток, отдаваемый фотоэлементами;


  • Ток для заряда батареи и в нагрузке;


  • Запасённые и отданные ампер-часы.

На дисплее может также выдаваться сообщение о понижении заряда, предупреждение об отключении питания в нагрузку.

ШИМ контроллеры заряда

ШИМ контроллеры предназначены для заряда аккумуляторных батарей (АКБ). Источником энергии является солнечная батарея. Контроллер, являясь промежуточным звеном, регулирует величину зарядного тока в электроцепи между АКБ и солнечной батареей. При использовании ШИМ контроллеров, следует брать солнечную батарею с указанным номинальным напряжением строго равным номинальному напряжению АКБ. Величина зарядного тока АКБ регулируется контроллером по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Товары подраздела:

Контроллер Epsolar LS0512E 12 В (5 А)

Номинальное напряжение: 12 В. Ток заряда: 5 А.
Контроллер заряда аккумуляторных батарей по технологии ШИМ (PWM).

Контроллер Epsolar LS0512EU 12 В (5 А)

Номинальное напряжение: 12 В. Ток заряда: 5 А.
Контроллер заряда аккумуляторных батарей по технологии ШИМ (PWM). Наличие дополнительного USB выхода питания 5 В.

Контроллер Epsolar LS1012EU 12 В (10 А)

Номинальное напряжение: 12 В. Ток заряда: 10 А.
Контроллер заряда аккумуляторных батарей по технологии ШИМ (PWM). Наличие дополнительного USB выхода питания 5 В.

Контроллер Epsolar LS1024EU 12/24 В (10 А)

Номинальное напряжение: 12/24 В. Ток заряда: 10 А.
Контроллер заряда аккумуляторных батарей по технологии ШИМ (PWM). Наличие дополнительного USB выхода питания 5 В.

Контроллер Epsolar LS2024EU 12/24 В (20 А)

Номинальное напряжение: 12/24 В. Ток заряда: 20 А.
Контроллер заряда аккумуляторных батарей по технологии ШИМ (PWM). Наличие дополнительного USB выхода питания 5 В.

Контроллер Epsolar LS3024EU 12/24 В (30 А)

Номинальное напряжение: 12/24 В. Ток заряда: 30 А.
Контроллер заряда аккумуляторных батарей по технологии ШИМ (PWM). Наличие дополнительного USB выхода питания 5 В.

Контроллер Epsolar LS1024B 12/24 В (10 А)

Номинальное напряжение: 12/24 В. Ток заряда: 10 А.
Контроллер заряда аккумуляторных батарей по технологии ШИМ (PWM). Функция таймера.

Контроллер Epsolar LS2024B 12/24 В (20 А)

Номинальное напряжение: 12/24 В. Ток заряда: 20 А.
Контроллер заряда аккумуляторных батарей по технологии ШИМ (PWM). Функция таймера.

Контроллер Epsolar LS3024B 12/24 В (30 А)

Номинальное напряжение: 12/24 В. Ток заряда: 30 А.
Контроллер заряда аккумуляторных батарей по технологии ШИМ (PWM). Функция таймера.

Контроллер Epsolar LS1024BP 12/24 В (10 А)

Номинальное напряжение: 12/24 В. Ток заряда: 10 А.
Контроллер заряда аккумуляторных батарей по технологии ШИМ (PWM). Функция таймера. Металлический корпус с повышенной защитой от попадания воды и пыли. Класс защиты корпуса: IP67.

Контроллер Epsolar VS1024A 12/24 В (10 А)

Номинальное напряжение: 12/24 В. Ток заряда: 10 А.
Контроллер заряда аккумуляторных батарей по технологии ШИМ (PWM). Функция таймера. LCD дисплей на корпусе.

Контроллер Epsolar VS2024A 12/24 В (20 А)

Номинальное напряжение: 12/24 В. Ток заряда: 20 А.
Контроллер заряда аккумуляторных батарей по технологии ШИМ (PWM). Функция таймера. LCD дисплей на корпусе.

Товары: 1 — 15 из 59.

Контроллер заряда Li-ion аккумулятора: vladikoms — LiveJournal

Приехали миниатюрные платы контроллеров заряда для литий-ионного аккумулятора. Судя по количеству заказов-отзывов на aliexpress, вещица мегапопулярная. Я тоже не удержался и заказал 3 шт. на общую сумму в 1$. Тем более родственники давно просили починить светодиодный фонарь с неисправным кислотным аккумулятором. Чинить буду позже, а пока провел тестирование и немного поразмышлял.

Собственно, подробное описание самой платы можно посмотреть тут. Даташит на контроллер тоже имеется. Поэтому не буду повторяться. От себя лишь добавлю, что при токе заряда 1 А микросхема контроллера ощутимо греется, в связи с этим перепаял задающий резистор R3 на 2.4 кОм, ток снизился до 550 мА. После переделки плата стала греться где-то до 60 градусов, что вполне терпимо.

Проверил режимы защиты от КЗ в нагрузке и от глубокого разряда аккумулятора. Все работает как и заявлено. При напряжении на аккумуляторе ниже 2.5 В, нагрузка благополучно отключается.

Заряд сильно разряженного аккумулятора (U < 3 В), происходит малым током и только при достижении напряжения 3 В, включается зарядка номинальным током. На аккумуляторе с заявленной ёмкостью 3 А*ч данный процесс занимает время порядка 1 минуты. В этом режиме нагрузка должна быть отключена, иначе заряд аккумулятора происходить не будет. Данную особенность необходимо учитывать если вдруг захочется собрать маломощный низковольтный источник бесперебойного питания. При этом, в случае глубокого разряда аккумулятора, плата автоматически отключит потребителя, а вот его последующее включение необходимо обеспечить только при достижении U > 3.6 В. Но еще нужно рассчитывать ток потребления, дабы создать нормальные условия заряда. Возможно есть еще какие-то «подводные камни», которые не видны на первый взгляд. Например, как поведёт себя аккумулятор в режиме постоянно приложенного напряжения и/или хронического недозаряда?

Если закоротить выход, срабатывает защита и даже после устранения КЗ необходимо отключать нагрузку, только после этого произойдёт сброс защиты. Еще на плате отсутствует вывод для подключения аккумуляторного термодатчика, хотя контроллер предусматривает такую возможность. При большом желании можно подпаяться, но было бы значительно лучше если бы была нормальная контактная площадка и оставлено место для впаивания резистивного делителя.

Лирическое отступление. Несколько лет назад я столкнулся с дефицитом малогабаритных низковольтных ламп накаливания, предвидя что дальше будет только хуже, случайно увидев в продаже, сразу закупил их оптом. На фото лампочка китайского производства 3.8 В, 0.3 А. После непродолжительного свечения обратил внимание что колба закоптилась изнутри! Никогда ранее такого не наблюдал

Самодельный контроллер заряда аккумулятора

Здравствуйте друзья. Прошлый мой обзор, касающийся солнечной электростанции в квартире вызвал большой интерес, что можно увидеть по огромному количеству просмотров и комментариев. Одной из тем для обсуждения была тема, касающаяся контроллера заряда аккумуляторной батареи, а точнее как можно обойтись без специализированного контроллера заряда, максимально сэкономив на этом. Я обещал рассказать как, и вот выполняю своё обещание.

Немного теории:
Самая стандартная схема солнечной электростанции состоит из солнечной панели, контроллера заряда и аккумулятора:

Вот про контроллер заряда я и хочу сегодня поговорить, а именно про то, какие функции он выполняет и как можно его сделать самостоятельно.
Основные функции контроллера заряда это контроль напряжения на аккумуляторной батарее с целью недопустить как перезаряда, так и переразряда аккумуляторной батареи.
При перезаряде аккумулятора происходит кипение электролита с выплескиванием его наружу. Электролит состоит из серной кислоты, которая может повредить как сам аккумулятор, так и находящиеся поблизости предметы.
Глубокий разряд не менее опасен, следствия следующие:
— Осыпание материала с активных пластин внутри АКБ. Это неизбежно сокращает ёмкость аккумулятора. А значит, он меньше по времени держит заряд и пусковые токи уменьшаются. Это происходит и при повседневной эксплуатации, но гораздо медленнее.
— Короткое замыкание между пластинами. Причина этого — прогрессирующее осыпание шлама и элементов пластин АКБ. Эти материалы являются хорошими проводниками и собравшись на дне АКБ, они просто замыкают между собой активные пластины. Такая АКБ повреждена необратимо.
— Сульфатация. Этот эффект возникает при полной и глубокой разрядке АКБ. Чем сильнее разряжен аккумулятор и чем дольше он стоит недозаряженым, тем быстрее активные пластины АКБ покрываются материалами, которые препятствуют дальнейшему химическому процессу. Проще говоря — вы никогда не сможете эту батарею зарядить.

От теории к практике:
Из сказанного выше следует, что контроллер заряда достаточно важная вещь солнечной электростанции, однако его можно сделать самостоятельно из 2 недорогих модулей XH-M601. Первый модуль будет контролировать процесс зарядки, а второй процесс разрядки аккумулятора. Однако необходимо отметить, что эти модули бывают 2 видов.

Распространенный вид с 2 клеммниками от реле (слева), который нам не подходит. И с 3 (справа), который как раз и нужен.
Отличаются они тем, что 2-х контактный модуль имеет только нормальноразомкнутые контакты реле, а трехконтактный и нормальнозамкнутые и нормальноразомкнутые. Самое неприятное состоит в в том, что модуль с 2-х контактным клеммникорм невозможно использовать даже с помощью «колхозинга», т.к. нормальнозамкнутый контакт реле откушен перед запайкой реле в плату и с помощью дополнительных перемычек невозможно использовать такой модуль, т.к. на печатной плате нет даже отверстия для этого контакта реле (место отмечено красной окружностью).

Принцип работы модуля XH-M601
Модуль собран с использованием знаменитой «таймерной» микросхемы 555:

Срабатывание происходит при достижении пороговых значений напряжения на клеммах аккумулятора. Пороговые напряжения устанавливаются подстроечными резисторами. Напряжение нижнего порога устанавливается резистором R2 (на плате это RP1), а верхнего – R4 (на плате это RP2). Вращение по часовой стрелке увеличивает напряжение, против часовой – уменьшает. Момент включения/выключения модуля можно определить по индикаторному светодиоду и характерному щелчку реле.
Для настройки модуля понадобится регулируемый источник питания. Желательно использовать маломощный источник питания или с ограничением выходного тока, которое нужно установить в пределах 50-100 миллиампер. Это обусловлено тем, что в крайнем положении подстроечных резисторов, на входы таймера NE555 будет подано полное напряжение источника питания, что приведет к протеканию большого тока через микросхему и сожжет её.
Резистор R2 (RP1 на плате) отвечает за низкий уровень (включение), он приоритетный. Если с помощью резистора RP1 неправильно установлен порог срабатывания, то реле будет всегда включено, независимо от положения R4 (RP2 на плате). Поэтому, при настройке модуля следует придерживаться следующей последовательности:
1. Выкручиваем против часовой стрелки потенциометры R2 и R4 (RP1 и RP2 на плате), но не до упора, иначе подадим на вход NE555 напряжение питания и сожжём микросхему при использовании мощного блока питания и при отсутствии ограничения по току. После того, как будет достигнуто крайнее положение (слышен характерный щелчок при вращении), нужно сделать несколько оборотов в обратную сторону (по часовой стрелке).
2. Выставляем на БП напряжение равное нижнему порогу включения и подаем его на разъемы Р2 (Bat ± или VCC± на плате). Реле не должно включиться! Иначе, нужно отключить источник питания, выкрутить резистор R4 (RP2 на плате) ещё немного влево, после чего повторить подключение к БП. Теперь, вращаем по часовой стрелке резистор R2 (RP1 на плате) пока не сработает реле (включение светодиода на модуле). Порог включения установлен!
3. Увеличиваем на БП напряжение до порога отключения (максимальное напряжение, при котором модуль должен отключить реле). Отключаем схему и выкручиваем R4 (RP2 на плате) вправо (почасовой стрелке). Подключаем модуль к БП. Реле должно быть включено (светодиод на модуле должен гореть). Вращаем R4 (RP2 на плате) влево, против часовой, пока реле не выключится (светодиод не горит). Таким образом настраивается верхний порог (выключение).
4. Настройка завершена. Плавно изменяя напряжение на БП можно проверить пороги вкл/выкл и скорректировать их, если необходимо.

Использование модулей в качестве контроллера заряда:
Схема подключения двух модулей к аккумуляторной батарее следующая:

Оба модуля подключаем к аккумулятору через клеммы Р2 (Bat ± или VCC± на плате), но первый модуль подключаем к солнечной панели, а второй к нагрузке. У первого модуля устанавливаем напряжение включения равное 13.5В, напряжение отключения 13.8В. Такие настройки будут поддерживать напряжение аккумулятора при заряде не выше 13.8 вольта, что для свинцово-кислотного аккумулятора является оптимальным напряжением, при котором аккумулятор может находиться сколь угодно долгое время и быть заряженным на 100%. Использовать необходимо нормальноразомкнутые контакты.
У второго модуля устанавливаем напряжение включения 11 вольт, а напряжение отключения вольт 13, но использовать необходимо нормальнозамкнутые контакты, поэтому при напряжении на аккумуляторной батарее ниже 11 вольт нагрузка будет отключаться и включаться только при увеличении напряжения выше 13 вольт, т.е. в светлое время суток, когда идет заряд аккумулятора от солнечной панели. 11 вольт выбрано потому, что ниже этого напряжения разряжать аккумуляторную батарею опасно, т.к. может начаться сульфатация пластин.

Важные замечания:
Первое важное замечание я уже сделал выше, оно о выборе типа модуля: нужен с 3 клеммниками от реле.
Второе важное замечание: у модулей отсутствует диод гасящий ЭДС самоиндукции, который обычно включается палаллельно обмотке реле в обратном смещении. На схеме это диод D1. Ставить его обязательно!!! Оптимальное место — припаять прям на ножки реле с обратной стороны платы. Диод можно использовать самый распространенный 1N4007.

Видеоверсия:

Выводы:
С помощью недорогих модулей XH-M601 можно сэкономить на стоимости контроллера заряда при создании солнечной электростанции. Более того, дешевые контроллеры заряда не позволяют выбрать тип аккумуляторных батарей (пороговые напряжения включения/отключения), а значит контроллер заряда на данных модулях более универсальное решение, которое позволяет использовать не только свинцово-кислотные АКБ, но также и Li-Ion батареи, например. Однако как сэкономить на контроллере заряда Li-Ion батарей у меня есть еще один вариант, о котором я расскажу в следующей части 🙂

Мои обзоры компонентов солнечной электростанции

Ну что же, желаю всем добра! Да прибудет с нами Сила Солнечной Энергии!

Для чего литий─ионному аккумулятору нужен контроллер ?

Простейший вариант контроллера заряда-разряда литий-ионных АКБ можно увидеть, если разобрать аккумулятор планшетного компьютера или телефона. Он состоит из банки (аккумуляторного элемента) и печатной платы защиты BMS (Battery Monitoring System). Это и есть контроллер заряда-разряда, который можно видеть на фото ниже.

 Назначение контроллера  в том, что он следит за тем, чтобы банка не заряжалась выше напряжения 4,2 вольта. Литиевый аккумуляторный элемент имеет номинальное напряжение 3,7 вольта. Перезаряд и превышение напряжения выше 4,2 вольта могут привести к тому, что элемент выйдет из строя.Также контроллер следит за процессом разрядки аккумуляторного элемента. При падении напряжения ниже порогового (обычно 3 вольта) схема отключает банку от потребителя тока. В результате устройство, работающее от аккумулятора, просто выключается. Среди прочих функций контроллера зарядки стоит отметить защиту от короткого замыкания. На некоторых платах защиты BMS устанавливается терморезистор для защиты аккумуляторного элемента от перегрева.Контроллер, рассмотренный выше, является простейшим вариантом защиты BMS. На самом деле разновидностей таких плат гораздо больше и есть довольно сложные и дорогостоящие.Почти все такие и похожие платы отвечают только за три вещи:
1. Контроль переразряда батареи
2. Контроль перезаряда батареи
3. Защита от превышения тока нагрузки.
Иногда плата может контролировать температуру батареи. В нашем магазине Эсма вы можете приобрести несколько разновидностей подобных контроллеров, а также литиевые элементы, контактные площадки для сборки элементов в батареи и термоусадку к ним. Используя подобные контроллеры, при достаточной квалификации,  вы можете переделать старые Ni-Cd или Ni-Mh аккумуляторы шуруповертов, дрелей, р/станций и др. электронных устройств на современные, более легкие и долговечные литиевые батареи. Стоит отметить что прежние зарядные устройства без дополнительных работ использовать нельзя! 

Рассмотрим некоторые контроллеры, продаваемые в магазине Эсма города Магнитогорска.

 

HX-3S-A02   цена 170р

. .          HX-3S-A02 Прилагается вариант схемы подключения. Удачная разработка китайцев, плата (модуль) HX-3S-A02 (3A) на основе чипа (контроллера) S-8254AA, выполняет функцию защиты заряда-разряда LI-ION элементов типа 18650. Обеспечивает защиту от перезаряда, защиту от переразряда, защиту от короткого замыкания. Позволяет подключить три аккумулятора типа 18650 с максимальным током разряда до 10A. Размер платы 50х16 мм

 

 FDC-2S-2   цена 50р

    Плата (модуль) FDC-2S-2 (HX-2S-02) на основе чипа HY2120, выполняет функцию защиты LI-ION элементов типа 18650. Обеспечивает защиту от перезаряда, защиту от переразряда, защиту от короткого замыкания. Позволяет подключить два аккумулятора типа 18650 с максимальным током разряда до 3A. Размер платы 36x6x1 мм. Прилагается вариант схемы подключения.

 

HX-2S-01   цена 60р

                                  HX-2S-01   Плата (модуль) на основе чипа HY2120, выполняет функцию защиты LI-ION элементов типа 18650. Обеспечивает защиту от перезаряда, защиту от переразряда, защиту от короткого замыкания. Позволяет подключить два аккумулятора типа 18650 с максимальным током разряда до 3A

 

HX-3S-D01   цена 220р

    HX-3S-D01. Плата (модуль)  на основе чипа (контроллера) S-8254AA, выполняет функцию защиты заряда-разряда LI-ION элементов типа 18650. Обеспечивает защиту от перезаряда, защиту от переразряда, защиту от короткого замыкания. Позволяет подключить три аккумулятора типа 18650 с максимальным током разряда до 20A. Размер платы 51х23 мм.

 

 HX-3S-D02   цена 200р

            Плата (модуль) HX-3S-D02 на основе чипа (контроллера) S-8254AA, выполняет функцию защиты заряда-разряда LI-ION элементов типа 18650. Обеспечивает защиту от перезаряда, защиту от переразряда, защиту от короткого замыкания. Позволяет подключить три аккумулятора типа 18650 с максимальным током разряда до 10A. Размер платы 50х16 мм. Прилагается вариант схемы подключения.

 

HX-4S-A01   цена 200р

     Прилагается вариант схемы подключения. Плата (модуль) HX-4S-A01 (6A) на основе чипа (контроллера) S-8254AA, выполняет функцию защиты заряда-разряда LI-ION элементов типа 18650. Обеспечивает защиту от перезаряда, защиту от переразряда, защиту от короткого замыкания. Позволяет подключить четыре аккумулятора типа 18650 с максимальным током разряда до 6A. Размер платы 67х16 мм.

 

 

 

Теперь мы знаем, что контроллер заряда Li-Ion-аккумулятора играет важную роль в обеспечении длительности работоспособности мобильных устройств и позитивно сказывается на сроке их службы. Благодаря простоте производства их можно найти практически в любом телефоне или планшете. Если будет желание собственными глазами увидеть, а руками потрогать контроллер заряда Li-Ion-аккумулятора и его содержимое, то при разборе следует помнить, что работа ведётся с химическим элементом, поэтому следует соблюдать определённую осторожность.  

Контроллер заряда – обзор

9.3.1 Системы зарядки аккумуляторов

Эти системы основаны на контроллере заряда. Контроллер заряда батареи (BCC) регулирует поток электроэнергии от фотоэлектрического генератора к батарее. Его функция заключается в регулировании напряжения и тока фотоэлектрической батареи для предотвращения перезарядки, а также чрезмерной разрядки батареи.

Существует четыре основных типа контроллеров заряда, классифицируемых по методу, используемому для регулирования заряда от солнечных модулей к батареям: контроллеры заряда шунтового типа; контроллеры заряда серийного типа; контроллеры заряда с широтно-импульсной модуляцией и контроллеры заряда MPPT.

Шунтовой контроллер заряда был первым разработанным типом зарядного устройства и на сегодняшний день является самым простым из представленных на рынке. Солнечная панель замыкается накоротко, чтобы предотвратить дальнейший поток энергии, когда батарея достигает полного заряда. Как правило, контроллеры заряда шунтового типа недороги и надежны, а их простая конструкция подходит для небольших автономных фотоэлектрических систем. Контроллеры заряда серии

очень похожи на контроллеры заряда шунтового типа, но вместо того, чтобы замыкать накоротко выход солнечной панели, они размыкают цепь, прерывая путь к аккумуляторам.Для отключения цепи в этом типе контроллера используется реле или твердотельный переключатель. После того, как батареи достигнут заданного значения напряжения, солнечный модуль отключается от батарей. При уменьшении SOC батареи переключатель сбрасывается, и панель снова подключается к батареям.

Контроллеры заряда с широтно-импульсной модуляцией обеспечивают переменный зарядный ток, определяемый переменной выходной мощностью солнечной панели или аккумулятором SOC, переключая последовательный элемент с высокой частотой на переменные периоды.

Контроллеры MPPT представляют собой преобразователи постоянного тока, обеспечивающие согласование интерфейса между фотоэлектрическим генератором и аккумуляторной батареей. Основной функцией контроллера MPPT является регулировка мощности фотоэлектрического генератора для передачи максимальной энергии батареям. Это обеспечивает высокую эффективность в широком диапазоне рабочих точек.

Что касается их электрических характеристик, необходимо учитывать четыре важных параметра: номинальное напряжение батареи, количество входов MPPT, входное напряжение и теневыносливость MPPT.Обзор существующих на рынке контроллеров заряда MPPT с учетом этих параметров приведен в таблице 9.2.

Таблица 9.2. Некоторые важные параметры, относящиеся к контроллерам заряда MPPT

Производитель Модель XW MPPT 80 600 Номер входа MPPT Номинальное напряжение батареи (В) Максимальный ток батареи (A) V)
Leonics SCM-480200 1 480 200 < 550
Morningstar TS-MPPT-60 1 48 60 < 150
Outback Flexmax 60 1 12–60 60 < 150
Schneider XW MPPT 80 600 1 24–48 80 < 500
SMA Контроллер зарядки Sunny Island 50 1 12–24–48 50 < 140
Steca Tarom MPPT 6000-M 2 10–60 60 < 200
Studer VT-80 1 12–48 80 < 150
Victron BlueSolar MPPT 150/85 1 12–48 85 < 150

Что касается номинального напряжения аккумуляторной батареи, существуют два диапазона: первый с 12, 24 или 48 В пост. ).Входное напряжение связано с максимальным напряжением холостого хода фотоэлектрической батареи, допустимым для подключения к оборудованию. Итак, можно выделить два диапазона: низковольтный и высоковольтный (600 В DC ), также называемый HVI-MPPT. Преимущество использования высоковольтного контроллера заряда заключается в возможности иметь одну длинную цепочку солнечных панелей, соединенных вместе, или меньше цепочек в системе. Это уменьшает количество кабелей, уменьшает размер проводов и проблемы с падением напряжения, а также уменьшает количество автоматических выключателей в системе, что упрощает проводку и ускоряет установку.

Другим важным параметром является возможность получения MPPT в условиях затенения фотоэлектрической батареи. Однако на практике эта тема ориентирована на отечественные приложения.

Кроме того, эти продукты часто имеют до четырех стадий зарядки: объемная, абсорбционная, плавающая и опционально выравнивающая; они часто включают температурную компенсацию на контроллере или на аккумуляторе при использовании дополнительного выносного датчика температуры вместе с защитой от обратной полярности, короткого замыкания, перегрузки по току, грозовых и переходных перенапряжений, высокой температуры и обратного тока в ночное время.

В настоящее время контроллеры заряда предоставляют несколько вариантов связи. Они могут использовать собственный протокол и/или непатентованный открытый стандарт, такой как протоколы Modbus и Modbus TCP/IP для сетей RS-232, EIA-485 и Ethernet. Кроме того, HTTP, SMTP и SNMP часто поддерживаются для поддержки веб-страниц, электронной почты и сетевых сообщений.

Контроллеры заряда солнечных систем — оборудование для зарядки аккумуляторов

 

заряд
Контроллеры представляют собой штуковину, которая устанавливается между солнечной батареей и батареями и рассчитана на системы, которые они защищают, за счет тока короткого замыкания и мощности, соответствующей напряжению батареи.Наиболее распространены 12, 24 и 48 вольт. Из-за низких температур и «края
облачный эффект», нередки спорадически повышенные уровни тока. По этим и другим причинам величина силы тока контроллера должна быть увеличена как минимум на двадцать пять процентов от пиковой солнечной батареи.
ток округлен. Вы также можете использовать строковый калькулятор производителя, чтобы правильно определить правильный размер контроллера заряда для вашей системы на основе батареи для вашего почтового индекса.

 

Какой размер мне нужен?

Возьмем количество панелей х
ватт, чтобы получить общую мощность солнечной батареи.Затем вы делите его на напряжение вашей аккумуляторной батареи, чтобы получить амперы, добавляете 25%, чтобы учитывать низкие температуры, и, как всегда, округляете в большую сторону.
Пример: 2 солнечные панели по 140 Вт последовательно = 280 Вт / аккумуляторная батарея 12 В постоянного тока + 25% = 29,18 ампер. В этом примере вы бы выбрали зарядное устройство на 30 ампер, 12 В постоянного тока. Другим примером может быть
4 — Солнечные панели на 250 Вт = 1000 Вт / аккумуляторная батарея 24 В = 41,7 А + 25% = 52,09 с округлением в большую сторону = контроллер на 60 А. Примечание; Солнечные контроллеры заряда рассчитаны на солнечную панель
ток массива и напряжение системы. Эти примеры представляют собой простые расчеты для небольших систем. Если у вас есть более крупная система с несколькими строками, которую вы рассматриваете, вам следует взглянуть на наш
Страница Off-Grid Living для некоторых предварительно сконфигурированных систем, которые включают контроллер заряда нужного размера, или обратитесь к строковому калькулятору производителей контроллеров заряда.

Солнечная батарея MidNite

Midnite Solar — американский производитель, производящий широкий спектр продуктов на основе альтернативных источников энергии, которые в основном используются в автономных батареях.Классическая серия MidNite максимальной мощности
Контроллеры заряда Point Tracking (MPPT) являются самыми мощными полнофункциональными контроллерами на рынке, а также единственными контроллерами, перечисленными в ETL, предназначенными для
работа с солнечными, ветровыми и микро-гидроэлектрическими системами.

 

Типичная солнечная гирлянда для аккумуляторных систем
состоит из трех обычных солнечных панелей по 60 ячеек, соединенных последовательно. По всей Северной Америке 3 последовательных соединения являются безопасной последовательностью для большинства контроллеров MPPT. Midnite Classic с более высоким напряжением
контроллеры могут принимать строки из 4 или даже 5, в зависимости от солнечных батарей и местного климата.

 

Большинство контроллеров заряда MPPT работают с более высокими напряжениями массива, что может значительно уменьшить требуемый размер провода между массивом и контроллером заряда. Хотя контроллеры заряда MPPT дороже, чем ШИМ-контроллеры, они могут повысить производительность системы до 30%, что делает их очень экономичными.

 

Контроллеры заряда Outback FlEXmax

OutBack Power Technologies — ведущий разработчик и производитель надежной силовой электроники для применения в солнечной энергетике, включая солнечную, ветровую,
микро-гидро и аккумуляторные энергетические системы.Продукты OutBacks были установлены в домах, на предприятиях, в промышленных и государственных учреждениях.
по всему миру.


Контроллеры заряда
Номер детали   Входной ток Напряжение системы Тип Цена

OutBack FLEXmax 60
5200078
60 А 12/24/48 В постоянного тока *MPPT

OutBack FLEXmax 80
5200055 80 А 12/24/48 В постоянного тока *MPPT

 

Контроллеры заряда Morningstar

С 1995 года контроллеры и инверторы Morningstar помогают обеспечить автономную солнечную электроэнергию для многих удаленных домов, мобильных и морских систем,
установки промышленных систем и коммерческих приложений по всему миру. Продукты Morningstar являются составными силовыми электронными компонентами в более чем 2 миллионах
автономные солнечные электростанции. Контроллеры и инверторы Morningstar известны своей надежной тепловой, механической и электронной схемой;
высокое качество, выдающаяся надежность, длительный срок службы и надежность работы.

 

На холодную ясную
Утром, если ваша солнечная панель или ряд панелей Voc превысит лимит контроллера, контроллер заряда защитит себя, отказываясь включаться.Если вы значительно превысите Voc, например, подключив большой
несколько последовательно соединенных панелей или, например, не сопоставьте вашу единственную панель с контроллером, вы получите дым. Дым, исходящий от вашего контроллера заряда, — это плохо.

 

Понижающие преобразователи постоянного тока Samlex

Преобразователи постоянного тока

используются для вывода определенного напряжения (обычно общего напряжения батареи) из
Источник питания постоянного тока с другим напряжением. Samlex America производит продукты для преобразования энергии, которые распространяются по всему миру.Синоним предоставления качественных продуктов по конкурентоспособным ценам и поддержки лучшего обслуживания клиентов в отрасли. 2 года гарантии Перечислено UL

Модель/деталь №   Вход В постоянного тока Выход В постоянного тока Выходной ток Спецификация Цена  
ИДК-100Б-12 / БП03008741 20–35 В пост. тока 12.5 В постоянного тока 8 А
ИДК-360Б-12/БП03008756 20–35 В пост. тока 12,5 В постоянного тока 30 А

 

*Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) является эффективным средством для достижения постоянного заряда батареи путем переключения (или импульса) контроллера заряда.
силовые устройства.При ШИМ-регулировании ток солнечной батареи уменьшается в зависимости от состояния батареи и потребности в подзарядке.
ШИМ-контроллер заряда постоянно проверяет состояние батареи, чтобы определить, как быстро подается электрический заряд.
импульсов и их длительность. В полностью заряженной батарее без нагрузки он может просто «тикать» каждые несколько секунд и отправлять
короткий импульс на батарею. В разряженной батарее импульсы будут очень длинными и почти непрерывными. Контроллер заряда
проверяет уровень заряда аккумулятора между импульсами и каждый раз настраивается.

**Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) — идеальное напряжение для солнечных панелей — это то, при котором они могут выдавать максимальную мощность. Точка максимальной мощности, также называемая пиковым напряжением мощности, сокращенно Vpp
это максимальная произведенная энергия. Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) — это электронная конструкция, которую производители контроллеров заряда используют для получения максимально возможной мощности от аккумулятора.
солнечная панель. Элементы, из которых состоит солнечная панель, имеют сложную взаимосвязь между солнечным излучением, температурой и сопротивлением.
которая дает нелинейную выходную эффективность, известную как кривая IV.Целью контроллера MPPT является выборка выходных данных.
элементов и применить соответствующую нагрузку для получения максимальной мощности для любых условий окружающей среды. По существу, это определяет
ток, который инвертор должен потреблять от солнечной панели, чтобы получить максимально возможную мощность, поскольку мощность равна напряжению, умноженному на
ток. Контроллеры MPPT более эффективны, чем контроллеры PWM, и экономят значительные деньги на больших системах, поскольку они обеспечивают на 16–30% больше энергии для батареи.

Какие этапы зарядки солнечной батареи? l Корпорация Морнингстар

Солнечные контроллеры заряда обеспечивают 4 этапа зарядки аккумуляторов:

  1. Навалом
  2. Поглощение
  3. Поплавок
  4. Выравнивание
Рис.

3: Многоступенчатая зарядка аккумулятора

Для свинцово-кислотных аккумуляторов на начальной стадии объемной зарядки подается максимально допустимый ток в аккумулятор, чтобы довести его до уровня заряда приблизительно 80–90 %.Во время массовой зарядки напряжение батареи увеличивается примерно до 14,5 вольт для номинальной 12-вольтовой батареи.

Затем, когда батарея достигает заданного значения напряжения поглощения, применяется регулирование постоянного напряжения, но ток уменьшается по мере того, как батареи приближаются к состоянию полного заряда. Это предотвращает нагрев и чрезмерное газовыделение батареи.

Когда абсорбционная зарядка завершена, уровень заряда батареи составляет около 98 %. Затем зарядный ток еще больше снижается, так что напряжение батареи падает до уровня плавающего напряжения.

Стадия Float поддерживает максимальную емкость батареи в течение дня. Для затопленных батарей с открытым вентилем уравнительный заряд применяется каждые 2–4 недели для поддержания постоянного удельного веса отдельных элементов батареи. Чем сильнее ежедневно разряжается батарея, тем чаще требуется выравнивающая зарядка. Выравнивание предназначено для залитых, а не для герметичных, гелевых или клапанно-регулируемых аккумуляторов, которые могут быть повреждены в результате выравнивания.

Хотя свинцово-кислотные аккумуляторы являются наиболее распространенным типом аккумуляторов, регулируемых солнечными контроллерами заряда, литиевые аккумуляторы начинают набирать обороты.Morningstar запустила партнерскую программу по хранению энергии, которая включает сотрудничество со многими производителями литий-железо-фосфатных аккумуляторов для поддержания максимального уровня заряда их аккумуляторов и увеличения срока службы аккумуляторов.

Руководства по интеграции, которые вы можете загрузить, содержат индивидуальные настройки напряжения и времени контроллера солнечной зарядки для абсорбционной и плавающей зарядки, а также другую информацию, которая вам понадобится для безопасной зарядки аккумуляторов и увеличения их срока службы. Помимо свинцово-кислотных и литиевых, солнечные контроллеры заряда Morningstar также могут заряжать никелевые, водные гибридные ионные и проточные или окислительно-восстановительные батареи.

3-ступенчатые контроллеры заряда для зарядки солнечных батарей – Vorp Energy

31 окт.

3-ступенчатые контроллеры заряда для зарядки солнечных батарей

Батареи ведут себя по-разному, когда дело доходит до зарядки и подзарядки. Игнорирование этого поведения сильно повлияет на срок службы батареи. Многие промышленные приложения сегодня требуют использования герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов (SLA). Чтобы обеспечить долговечность оборудования, Vorp Energy использует современные 3-ступенчатые контроллеры заряда с каждым комплектом удаленной солнечной энергии, системой резервного питания от батарей ИБП и блоком солнечного наблюдения.

Что такое 3-ступенчатый контроллер заряда батареи?

 

3-ступенчатый контроллер заряда батареи использует микропроцессоры для регулирования НАПРЯЖЕНИЯ и ТОКА заряда батареи. Как следует из названия, есть 3 этапа или настройки заряда, которые контроллер будет использовать на основе информации, которую он получает от батареи: Bulk , Absorbment и Float . Каждый из них важен для максимального увеличения срока службы батареи SLA.

 

Bulk

 

На стадии Bulk батарея получает большую часть своей энергии, что составляет около 80 % цикла перезарядки.На этом этапе на батарею подается максимально возможный ток, поддерживая при этом температуру батареи ниже 100°F. «Умные зарядные устройства» не включены. На этом этапе контроллер будет поддерживать целевое напряжение зарядки (между 14,1 В постоянного тока и 14,8 В постоянного тока), уменьшая при этом зарядный ток. Это помогает сохранить энергию, накопленную во время основной стадии.

 

Плавающее значение

 

Поддержание полного заряда аккумулятора после его полной зарядки является важной частью получения максимальной отдачи от аккумуляторов SLA. Стадия Float делает именно это, уменьшая входное напряжение до 13–13,8 В постоянного тока, а ток — до менее 1% от емкости батареи. Таким образом, батарея будет полностью заряжена на неопределенный срок.

Чрезмерная разрядка

 

Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы не должны разряжаться более чем на 50 % от их номинала в ампер-часах.Такая дополнительная нагрузка на аккумулятор SLA резко сократит срок его службы. Качественный контроллер заряда будет иметь функцию отключения при низком напряжении. Если напряжение батареи упадет до уровня, который может повредить ее, функция отключения при низком напряжении отключит питание до тех пор, пока не появится возможность зарядить батарею до надлежащего уровня. Значительные достижения в технологии аккумуляторов сделают герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы устаревшими. Нажмите здесь, чтобы узнать о передовых литий-железо-фосфатных (не путать с литий-ионными) батареях и о том, как они выглядят на фоне конкурентов.

 

Сетевые и сетевые системы управления, PoE/Solar 8A Контроллер зарядки аккумулятора с двумя входами, 12 В In; Выход PoE 24 В. Панель до 130 Вт, TP-SCPOE-1224

]>

TP-SCPOE — Контроллеры PoE/солнечной зарядки

Уникальные контроллеры заряда PoE/Solar

Tycon Solar® имеют два входа для зарядки аккумуляторов от источника PoE, а также от вторичного источника, такого как солнечные панели, чтобы обеспечить резервирование и гарантировать 100% безотказную работу для критически важных приложений.Вход солнечной панели имеет приоритет, так что, когда светит солнце, использование энергии сети сведено к минимуму. Они имеют встроенный модуль ввода PoE с преобразователем постоянного тока в постоянный, который подает 12 В, 18 В, 24 В или 48 В на порт PoE. Они имеют полную электронную защиту от короткого замыкания, обратного тока, перенапряжения, перезаряда и переразряда.

Они имеют пять светодиодных индикаторов для быстрого визуального отображения состояния, если ток подается от источника PoE или солнечной панели, заряжается ли аккумулятор, включен ли выход нагрузки и предупреждает, если аккумулятор подключен с обратной полярностью. Солнечные батареи и аккумуляторы подключаются через 5 винтовых клемм для проводов сечением до 10AWG. Вход и выход PoE осуществляется через 2 экранированных разъема RJ45. На задней панели имеется вторичный выходной разъем с 5 винтовыми клеммами для подключения другой электроники к контроллеру с помощью провода до 10AWG. Этот вторичный выход равен напряжению батареи. Контроллеры снабжены внешними предохранителями со стандартным сменным предохранителем.

Особенности

* Двойной вход — зарядка аккумуляторов 12 В или 24 В от солнечной панели и/или пассивного PoE

* Встроенный преобразователь постоянного тока в постоянный с различными выходными напряжениями пассивного PoE: 12 В, 18 В, 24 В, 48 В

* Компактный и высокотемпературный

* Низкое собственное потребление < 0.5 Вт

Информация для заказа
Деталь № Рекомендуемое количество Кол-во на полке
Кол-во на заказе
Цена по прейскуранту
Ваша цена

Если вы хотите разместить заказ по телефону, позвоните по номеру 1-888-WINNCOM (946-6266) (или +1 440 498 9510 для международных звонков)

Что такое контроллер заряда солнечной батареи?

Что такое контроллер заряда?

 Контроллер заряда является неотъемлемой частью почти всех энергосистем, которые заряжают батареи, независимо от того, является ли источником питания фотоэлектрическая, ветровая, гидро-, топливная или коммунальная сеть. Его цель состоит в том, чтобы ваши батареи были правильно заряжены и безопасны в течение длительного времени.

Основные функции контроллера довольно просты. Контроллеры заряда блокируют обратный ток и предотвращают перезаряд батареи. Некоторые контроллеры также предотвращают переразряд батареи, защищают от электрической перегрузки и/или отображают состояние батареи и поток энергии. Рассмотрим каждую функцию по отдельности.

Блокировка обратного тока

Фотоэлектрические панели работают, пропуская ток через батарею в одном направлении.Ночью панели могут пропускать ток в обратном направлении, вызывая небольшую разрядку аккумулятора. (Наш термин «батарея» означает либо одну батарею, либо группу батарей.) Потенциальные потери невелики, но их легко предотвратить. Некоторые типы ветряных и гидрогенераторов также потребляют обратный ток при остановке (большинство из них не потребляют, за исключением случаев неисправности).

В большинстве контроллеров ток заряда проходит через полупроводник (транзистор), который действует как клапан для управления током. Его называют «полупроводником», потому что он пропускает ток только в одном направлении. Он предотвращает обратный ток без каких-либо дополнительных усилий или затрат.

БЕСПЛАТНО Руководство по солнечной батарее

В некоторых контроллерах электромагнитная катушка открывает и закрывает механический переключатель. Это называется реле. (Вы можете услышать, как он включается и выключается.) Реле отключается ночью, чтобы блокировать обратный ток.

Если вы используете фотоэлектрическую батарею только для непрерывной подзарядки батареи (очень маленькая группа по сравнению с размером батареи), вам может не понадобиться контроллер заряда.Это редкое приложение. Примером может служить крошечный модуль обслуживания, который предотвращает разрядку аккумулятора в припаркованном автомобиле, но не выдерживает значительных нагрузок. В этом случае вы можете установить простой диод, чтобы заблокировать обратный ток. Диод, используемый для этой цели, называется «блокирующим диодом».

Предотвращение перезарядки

Когда аккумулятор полностью заряжен, он больше не может накапливать поступающую энергию. Если энергия продолжает подаваться с полной скоростью, напряжение батареи становится слишком высоким.Вода разделяется на водород и кислород и быстро выходит пузырями. (Похоже, что вода кипит, поэтому мы иногда ее так называем, хотя на самом деле она не горячая.) Существует чрезмерная потеря воды и вероятность того, что газы могут воспламениться и вызвать небольшой взрыв. Батарея также быстро разряжается и может перегреться. Чрезмерное напряжение также может вызвать нагрузку на ваши нагрузки (освещение, электроприборы и т. д.) или привести к отключению инвертора.

Предотвращение перезарядки — это просто вопрос уменьшения потока энергии к батарее, когда батарея достигает определенного напряжения.Когда напряжение падает из-за снижения интенсивности солнца или увеличения потребления электроэнергии, контроллер снова разрешает максимально возможный заряд. Это называется «регулировка напряжения». Это самая важная функция всех контроллеров заряда. Контроллер «смотрит» на напряжение и в ответ регулирует заряд аккумулятора.

Некоторые контроллеры регулируют подачу энергии к батарее, полностью включая или полностью отключая ток. Это называется «включение/выключение управления». Другие уменьшают ток постепенно.Это называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Оба метода хорошо работают, если они правильно настроены для вашего типа батареи.

ШИМ-контроллер поддерживает более постоянное напряжение. Если он имеет двухступенчатую регулировку, он сначала будет удерживать напряжение на безопасном максимуме, чтобы аккумулятор полностью зарядился. Затем он снизит напряжение ниже, чтобы поддерживать «финишный» или «струйный» заряд. Двухступенчатое регулирование важно для системы, в которой может наблюдаться избыточная энергия в течение многих дней или недель (или малое использование энергии).Он поддерживает полный заряд, но сводит к минимуму потерю воды и стресс.

Напряжения, при которых контроллер изменяет скорость заряда, называются заданными значениями. При определении идеальных уставок существует некоторый компромисс между быстрой зарядкой до захода солнца и умеренным перезарядом батареи. Определение заданных значений зависит от ожидаемых моделей использования, типа батареи и, в некоторой степени, от опыта и философии проектировщика или оператора системы. Некоторые контроллеры имеют регулируемые уставки, а другие нет.

Контрольные уставки в зависимости от температуры

Идеальные уставки для контроля заряда зависят от температуры батареи. Некоторые контроллеры имеют функцию, называемую «температурная компенсация». Когда контроллер определяет низкую температуру батареи, он повышает заданные значения. В противном случае, когда батарея холодная, она слишком быстро уменьшит заряд. Если ваши аккумуляторы подвергаются перепадам температуры более чем на 30° F (17° C), необходима компенсация.

Некоторые контроллеры имеют встроенный датчик температуры.Такой контроллер должен быть установлен в месте, где температура близка к температуре батарей. Лучшие контроллеры имеют удаленный датчик температуры на небольшом кабеле. Зонд должен быть присоединен непосредственно к батарее, чтобы сообщать контроллеру о его температуре.

Альтернативой автоматической температурной компенсации является ручная регулировка заданных значений (если возможно) в зависимости от времени года. Достаточно делать это только два раза в год, весной и осенью.

Контрольные уставки по сравнению сБатарея Тип

Идеальные уставки для контроля заряда зависят от конструкции батареи. В подавляющем большинстве систем RE используются свинцово-кислотные батареи глубокого цикла либо затопленного, либо герметичного типа. Залитые батареи заполнены жидкостью. Это стандартные, экономичные батареи глубокого цикла.

В герметичных батареях между пластинами используются насыщенные прокладки. Их также называют «клапанно-регулируемыми», «абсорбирующими стекломатами» или просто «необслуживаемыми». Их нужно отрегулировать до немного более низкого напряжения, чем залитые батареи, иначе они высохнут и испортятся.Некоторые контроллеры имеют средства для выбора типа батареи. Никогда не используйте контроллер, который не предназначен для вашего типа батареи.

Типичные уставки для свинцово-кислотных аккумуляторов 12 В при 77°F (25°C)

  • (Обычные, представлены здесь только для примера.)
  • Верхний предел (залитая батарея): 14,4 В
  • Верхний предел (герметичная батарея): 14,0 В
  • Возобновление полной зарядки: 13,0 В
  • Отключение при низком напряжении: 10,8 В
  • Повторное подключение: 12,5 В
  • Температурная компенсация для 12-вольтовой батареи:
  • -.03 В на °C отклонение от стандартного 25°C

Отключение низкого напряжения (LVD)

Аккумуляторы глубокого разряда, используемые в системах возобновляемой энергии, рассчитаны на разряд примерно на 80 процентов. Если их разряжать на 100 процентов, они сразу выходят из строя. Представьте себе кастрюлю с кипящей водой на кухонной плите. В тот момент, когда он высохнет, кастрюля перегревается. Если вы подождете, пока пар прекратится, будет уже слишком поздно!

Точно так же, если вы подождете, пока свет не станет тусклым, некоторое повреждение батареи уже произошло. Каждый раз, когда это происходит, емкость и срок службы батареи будут уменьшаться на небольшую величину. Если аккумулятор находится в таком переразряженном состоянии в течение нескольких дней или недель, он может быстро выйти из строя.

Единственный способ предотвратить переразряд, когда ничего не помогает, — это отключить нагрузки (приборы, освещение и т. д.), а затем снова подключить их, только когда напряжение восстановится из-за существенной зарядки. Когда приближается переразряд, 12-вольтовая батарея падает ниже 11 вольт (24-вольтовая батарея падает ниже 22 В).

FREE Solar Racking Guide

Цепь отключения при низком напряжении отключит нагрузку в этой заданной точке. Он снова подключит нагрузки только тогда, когда напряжение батареи существенно восстановится из-за накопления некоторого заряда. Типичная точка сброса LVD составляет 13 вольт (26 вольт в системе 24 вольта).

Все современные инверторы постоянного тока имеют встроенный LVD, даже дешевые карманные. Инвертор выключится, чтобы защитить себя и ваши нагрузки, а также вашу батарею. Обычно инвертор подключается непосредственно к батареям, а не через контроллер заряда, потому что потребляемый им ток может быть очень высоким, и потому что он не требует внешнего LVD.

Если у вас есть нагрузки постоянного тока, у вас должен быть LVD. Некоторые контроллеры заряда имеют встроенный контроллер. Вы также можете приобрести отдельное устройство LVD. В некоторых системах LVD есть «выключатель милосердия», который позволяет вам потреблять минимальное количество энергии, по крайней мере, достаточное для поиска свечей и спичек! Холодильники постоянного тока имеют встроенный LVD.

Если вы покупаете контроллер заряда со встроенным LVD, убедитесь, что его мощности достаточно для работы с нагрузками постоянного тока. Например, предположим, что вам нужен контроллер заряда, чтобы выдерживать ток заряда менее 10 ампер, но у вас есть напорный водяной насос постоянного тока, который потребляет 20 ампер (на короткое время) плюс осветительная нагрузка постоянного тока 6 ампер. Подойдет контроллер заряда с LVD на 30 ампер. Не покупайте контроллер заряда на 10 ампер, который имеет только 10 или 15 амперную нагрузку!

Защита от перегрузки

Цепь перегружается, когда ток, протекающий в ней, выше, чем он может безопасно выдержать. Это может привести к перегреву и даже стать причиной возгорания. Перегрузка может быть вызвана неисправностью (короткое замыкание) в проводке или неисправным устройством (например, насосом для замерзшей воды). Некоторые контроллеры заряда имеют встроенную защиту от перегрузки, обычно с кнопочным сбросом.

Встроенная защита от перегрузки может быть полезна, но в большинстве систем требуется дополнительная защита в виде предохранителей или автоматических выключателей. Если у вас есть цепь с размером провода, для которого безопасная пропускная способность (точность) меньше, чем предел перегрузки контроллера, вы должны защитить эту цепь с помощью предохранителя или прерывателя с соответствующим меньшим номинальным током. В любом случае следуйте требованиям производителя и Национальным электротехническим нормам и правилам в отношении любых требований к внешним предохранителям или автоматическим выключателям.

Дисплеи и измерительные приборы

Контроллеры заряда включают множество возможных дисплеев, от одного красного индикатора до цифровых дисплеев напряжения и тока. Эти показатели важны и полезны. Представьте, что вы едете по стране без приборной панели в машине! Система отображения может отображать поток энергии, поступающий в систему и выходящий из нее, приблизительный уровень заряда вашей батареи и достижение различных пределов.

Однако, если вам нужен полный и точный мониторинг, потратьте около 200 долларов США на отдельное цифровое устройство, включающее счетчик ампер-часов.Он действует как электронный бухгалтер, чтобы отслеживать энергию, доступную в вашей батарее. Если у вас есть отдельный системный монитор, то наличие цифровых дисплеев в самом контроллере заряда не принципиально. Даже самая дешевая система должна включать вольтметр в качестве минимального индикатора функционирования и состояния системы.

Имейте все это с блоком питания

Если вы устанавливаете систему для питания современного дома, вам потребуются защитные отключения и межсоединения для работы с высоким током.Электрооборудование может быть громоздким, дорогим и трудоемким в установке. Чтобы сделать вещи экономичными и компактными, приобретите готовый центр питания. Он может включать в себя контроллер заряда с LVD и цифровым мониторингом в качестве опций. Это облегчает электрику подключение основных компонентов системы и соблюдение требований безопасности Национального электротехнического кодекса или местных органов власти.

Контроллеры заряда для ветровых и гидроэлектростанций

Контроллер заряда для ветроэлектрической или гидроэлектрической системы зарядки должен защищать батареи от перезарядки, как и контроллер фотоэлектрических систем.Тем не менее, генератор должен постоянно находиться под нагрузкой, чтобы предотвратить превышение скорости вращения турбины. Вместо отключения генератора от батареи (как у большинства фотоэлектрических контроллеров) он отводит избыточную энергию на специальную нагрузку, которая поглощает большую часть мощности от генератора. Эта нагрузка обычно представляет собой нагревательный элемент, который «сжигает» избыточную энергию в виде тепла. Если вы можете использовать тепло с пользой, прекрасно!

Это работает?

Как узнать, что контроллер неисправен? Следите за своим вольтметром, когда батареи достигают полного заряда.Достигает ли напряжение (но не превышает ли) соответствующие заданные значения для вашего типа батареи? Пользуйтесь ушами и глазами — батарейки сильно булькают? На верхней части батареи скапливается много влаги? Это признаки возможного перезаряда. Получаете ли вы ожидаемую емкость от своего аккумулятора? В противном случае может возникнуть проблема с вашим контроллером, и он может повредить ваши батареи.

Заключение

Контроль заряда батареи настолько важен, что большинство производителей высококачественных батарей (с гарантией на пять лет и более) указывают требования к регулированию напряжения, отключению при низком напряжении и температурной компенсации. Когда эти ограничения не соблюдаются, батареи обычно выходят из строя менее чем через одну четверть их нормального ожидаемого срока службы, независимо от их качества или стоимости.

Хороший контроллер заряда стоит недорого по отношению к общей стоимости системы питания. И это не очень загадочно. Я надеюсь, что эта статья дала вам базовые сведения, необходимые для правильного выбора элементов управления для вашей системы питания.

В Unbound Solar мы будем рады помочь найти продукты, которые подходят именно вам.Чтобы узнать цену и информацию о товаре, позвоните нам. Мы также ответим на любые ваши вопросы о вашей системе.

Контроллер заряда от солнечной батареи PWM-30 30 А

Go Power

Солнечный регулятор GP-PWM-30

Этот продукт больше не выпускается и недоступен для покупки.

Варианты покупки

Обзор

Обзор продукта

МОДЕЛЬ: GP-PWM-30-UL (без Bluetooth)

Контроллер заряда солнечной батареи является важным компонентом вашей фотоэлектрической (PV) системы. Контроллер поддерживает срок службы батареи, защищая ее от перезарядки. Когда ваша батарея достигает 100% заряда, контроллер предотвращает перезарядку, ограничивая ток, протекающий в батареи от вашей солнечной батареи.

Особенности:

  • 12-вольтовый контроллер заряда, устанавливаемый заподлицо, рассчитанный на непрерывный вход солнечного тока 30 ампер.
  • Использует технологию широтно-импульсной модуляции (ШИМ)
  • Уникальная четырехступенчатая система зарядки с дополнительной настройкой выравнивания для зарядки и защиты аккумуляторной батареи
  • Цифровой ЖК-дисплей, показывающий ток заряда солнечной батареи, напряжение батареи системы и емкость батареи
  • Встроенный USB-порт для зарядки
  • Подключение общей мощностью до 600 Вт
  • Зарядка 1 или 2 батарейных блоков
  • Дистанционное управление включением/выключением Go Power! инверторы* (некоторые модели)
  • 5 лет гарантии

Технология повышения максимальной мощности

Наш цифровой солнечный контроллер на 30 А оснащен технологией максимального повышения мощности (MPBT). Это позволяет вам переопределить обычный алгоритм зарядки солнечного контроллера, чтобы «повысить» солнечную зарядку, что идеально подходит в конце дневного света, чтобы обеспечить зарядку батарей к вечеру. Производительность солнечного контроллера не пострадает, если функция MPBT не используется.

Технические характеристики

Технические характеристики изделия

Номинальное напряжение системы

12 В

Максимальный ток солнечной батареи

30А

Диапазон напряжения батареи

6В — 15.5В

Макс. Входное напряжение солнечной панели

28 В

Рабочее потребление

6 мА

Потребление дисплея

10 мА

Темп. Компенсация

-13 мВ/ºF / – 24 мВ/ºC

Рабочая температура

– от 40 до 185ºF / – от 40 до 85ºC

Влажность

99% Н.С.

Размеры (В x Ш x Г):

4,25 x 7,48 x 1,38 дюйма; 108 х 190 х 35 мм

Вес

10,6 унций; 300 г;

Максимальный калибр проволоки:

№ 4 AWG

Гарантия

5 лет

Защита

Обратная полярность батареи, обратная солнечная батарея

Полярность, перегрев, перегрузка по току

 

Профиль зарядки аккумулятора

Герметичный/Гелевый

АГМ

Затопленный

ЛайфПО4

Заданное значение напряжения полной зарядки

14.

14,4 В

14,4 В

14,4 В

Напряжение абсорбционного заряда (30 мин/день)

14,1 В

14,4 В

14,4 В

14,4 В

Макс. Напряжение заряда Power Boost:

Автоматический (2 часа, если V < 12,3 В)

14,1 В

14.4В

14,4 В

14,4 В

Макс. Напряжение заряда Power Boost:

Ручной (2 часа, если активировано)

14,1 В

14,4 В

14,4 В

14,4 В

Напряжение подзарядки

13,7 В

13,7 В

13.7В

14,0 В

Выравнивание напряжения заряда

(2 часа / 28 дней или после V < 12,1 В)

Отключено

Отключено

14,4 В

Отключено

 

Нужна помощь?

Получить руку от Go Power! участник команды.