Şarj Cihazı ve BMS Uyumu: Doğru Şarj Nasıl Seçilir?

Lityum bir pakette şarj cihazı, BMS ve hücre kimyası birbirine bağlı üç parçadır. Yanlış şarj cihazı paketi ya hiç doldurmaz ya da BMS'i sürekli kesmeye zorlar. Bu yazıda hangi pakete hangi şarj cihazının uygun olduğunu ve BMS'in bu süreçteki rolünü anlatıyoruz.

Şarj sonu gerilimi neden kritik?

Bir lityum paketin iki farklı gerilim değeri vardır: nominal gerilim ve şarj sonu gerilimi. Şarj cihazı nominal gerilime göre değil, şarj sonu gerilimine göre seçilir.

LiFePO4 hücre 3,2 V nominal ve 3,65 V şarj sonu; NMC tipi Li-ion hücre 3,6-3,7 V nominal ve 4,2 V şarj sonu değerine sahiptir. Paketin şarj sonu gerilimi, hücre şarj sonu gerilimi ile seri sayısının çarpımıdır.

Çıkış gerilimi düşük bir cihaz paketi tam doldurmaz; kullanıcı bunu kapasite kaybı sanar. Çıkış gerilimi yüksek bir cihaz ise hücreleri üst sınırın üzerine zorlar; BMS her seferinde şarjı keser ve hücreler her çevrimde stres altında kalır.

Hangi pakete hangi şarj cihazı?

LiFePO4 paketler için: dört seri paket 12,8 V nominal ve 14,6 V şarj sonu; sekiz seri paket 25,6 V nominal ve 29,2 V şarj sonu; on altı seri paket 51,2 V nominal ve 58,4 V şarj sonu; yirmi dört seri paket 76,8 V nominal ve 87,6 V şarj sonu; yirmi beş seri paket 80 V nominal ve 91,25 V şarj sonu değerindedir.

Li-ion (NMC) paketler için: yedi seri paket 25,9 V nominal ve 29,4 V şarj sonu; on üç seri paket 48,1 V nominal ve 54,6 V şarj sonu; yirmi seri paket 74 V nominal ve 84 V şarj sonu değerindedir.

Dikkat edilmesi gereken nokta şudur: sekiz seri LiFePO4 paket ile yedi seri Li-ion paket neredeyse aynı şarj gerilimine sahiptir, ancak nominal gerilimleri ve kesme eşikleri farklıdır. Etiketteki gerilim ifadesine güvenmek yerine daima hücre sayısı ve kimya üzerinden hesap yapılmalıdır.

Şarj akımı ve C oranı

C oranı, şarj veya deşarj akımının paket kapasitesine oranıdır. Yirmi amper saatlik bir paketi yirmi amperle şarj etmek 1C, on amperle şarj etmek 0,5C demektir.

Yüksek akım şarj süresini kısaltır ama hücreyi ısıtır ve ömrünü kısaltır. Günlük kullanımda 0,3C ile 0,5C aralığı çoğu paket için dengeli bir tercihtir. Hücre üreticisinin izin verdiği üst sınır hiçbir koşulda aşılmamalıdır.

Şarj akımı aynı zamanda BMS'in şarj tarafı sınırının altında kalmalıdır. Ayrı portlu kartlarda şarj akımı sınırı genellikle deşarj sınırından çok daha düşüktür.

CC-CV: şarj cihazı nasıl çalışır?

Lityum şarj cihazları iki aşamalı çalışır. İlk aşamada sabit akım verilir ve paket gerilimi yükselir. Paket şarj sonu gerilimine ulaştığında cihaz gerilimi sabit tutar ve akım kendiliğinden azalır. Akım belirli bir eşiğin altına indiğinde şarj tamamlanmış sayılır.

Kurşun asit şarj cihazları farklı bir profil uygular ve çoğu sürekli bir bekleme gerilimi verir. Bu profil lityum pakette hücreleri gereksiz yere üst sınırda tutar. Bu nedenle lityum pakette daima lityuma uygun bir cihaz kullanılır.

BMS'in şarj sırasındaki rolü

BMS şarj sırasında üç iş yapar. Birincisi, hücre gerilimlerini izler ve herhangi biri üst sınıra ulaştığında şarjı keser. İkincisi, şarj akımı kartın sınırını aşarsa devreyi açar. Üçüncüsü, şarjın sonunda dengeleme yaparak öne geçen hücrelerin fazla enerjisini harcar.

Burada sık yapılan bir hata vardır: BMS şarj cihazı değildir ve şarj gerilimini ayarlamaz. Cihazın çıkış gerilimi yanlışsa BMS bunu düzeltemez, sadece koruma verir. Sürekli koruma veren bir sistemde sorun genellikle şarj cihazındadır.

Sıcaklık korumalı kartlar, sıfırın altında şarjı bloklar. Bu özellik soğukta çalışan sistemlerde hücre ömrü açısından kritiktir.

Yanlış şarj cihazının belirtileri

Paket asla tam dolmuyorsa ve cihaz erken dolu sinyali veriyorsa, cihazın çıkış gerilimi paketin şarj sonu geriliminin altında olabilir.

Şarj sırasında sistem sık sık kesiyorsa, ya cihazın gerilimi yüksektir ya da bir hücre grubu diğerlerinden önde gidiyordur. Bluetooth'lu bir BMS varsa hangi grubun önde olduğu uygulamadan görülür.

Şarj sırasında paket veya cihaz aşırı ısınıyorsa şarj akımı yüksek seçilmiş olabilir.

Her üç durumda da önce cihazın çıkış gerilimi ölçülmelidir; etiket değeri ile gerçek çıkış her zaman aynı olmayabilir.

Sık sorulan sorular

Kurşun asit şarj cihazıyla lityum paket şarj edilir mi? Edilmemelidir. Gerilim profili farklıdır ve hücreleri gereksiz yere üst sınırda tutar. Lityuma uygun bir cihaz kullanılmalıdır.

Etiketinde 48 V yazan her şarj cihazı 48 V pakete uyar mı? Uymaz. On altı seri LiFePO4 paket 58,4 V ister, on üç seri Li-ion paket 54,6 V ister. Etiket değerine değil, hücre sayısı ve kimyaya bakılmalıdır.

Şarj akımını ne seçmeliyim? Kapasitenin 0,3 ile 0,5 katı aralığı çoğu paket için dengelidir. Hücre üreticisinin sınırı ve BMS'in şarj sınırı aşılmamalıdır.

Paketi sürekli şarjda bırakabilir miyim? Lityum paketler sürekli tam dolu tutulmaktan zarar görür. Şarj tamamlandıktan sonra cihazı ayırmak ömrü uzatır.

BMS şarj gerilimini ayarlar mı? Ayarlamaz. BMS koruma verir; gerilimi şarj cihazı belirler. Sürekli kesme yaşanıyorsa önce cihazın çıkış gerilimi ölçülmelidir.