Использование батареи LiFePO4 в качестве автомобильного аккумулятора

У меня была идея использовать батарею LiFePO4 в качестве замены автомобильного аккумулятора, так как 4 из последовательно соединенных батарей дают номинальное напряжение 12,8 В, что очень близко к стандартному напряжению 12 В. И в зависимости от ячейки мы можем распараллелить некоторые, чтобы получить требуемый пусковой ток. Поскольку LiFePO4 имеет более длительный срок службы, чем свинцово-кислотные, такая батарея должна работать намного дольше.

Но возникает несколько проблем:

1. Зарядное напряжение. Так как большинство генераторов выдают около 14 Вольт при зарядке, с LiFePO4 аккумулятором все должно быть в порядке, поскольку максимальное напряжение для них составляет 3,6 В, что дает нам небольшой запас до 14,4 В (4 * 3,6 В = 14,4 В). Индивидуальная балансировка ячеек может быть выполнена с помощью простой диссипативной BMS, которая сбрасывает избыточный заряд на резистор. Но у нас нет возможности отключить генератор, когда батарея заряжена, поэтому первый вопрос: нормально ли держать батарею LiFePO4 в режиме плавающего заряда с напряжением, близким к максимальному напряжению батареи? Или это значительно уменьшит время автономной работы?

2. Зарядный ток. Некоторые элементы LiFePO4 могут быть настроены таким образом, чтобы они могли легко воспринимать весь зарядный ток, генерируемый генератором переменного тока. (при условии выхода 70 А и 3 параллельных ячеек 40152S) Итак, второй вопрос: может ли он перегрузить генератор или современные генераторы достаточно умны, чтобы снизить напряжение, чтобы избежать перегрузки?

3. Нет защиты от перегрузки. В настоящее время понятия не имею, как с этим бороться, кроме как не дать ему полностью разрядиться.

LiFePO4 против LiIon против LiPo

Некоторые люди прокомментировали LiIon аккумуляторы, но вопрос и этот ответ касаются литий-феррофосфатных аккумуляторов / LiFePO4, которые в некоторых местах я обозначу как LFP4. ,
Они относятся к LiIon и LiPo батареям, но имеют существенные различия.
Примечательно, что по сравнению с LiIon и LiPo (которые химически похожи) LFP4 имеет добавленную внутреннюю неактивную матрицу, в которой находится литий. Это уменьшает массовые и объемные плотности энергии, но также освобождает их от разрушительных режимов плавления, дает им намного более длительный срок службы цикла и намного более длительный срок службы календаря, меньшую емкость, более низкое максимальное напряжение, лучшую температуру эксплуатации и диапазон хранения, лучшую общую энергию эффективность - и стоимость всей жизни ниже, намного ниже, чем у любой свинцово-кислотной батареи.

4-элементные батареи LFP4 (LiFePO4) отлично заменяют обычные свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы на 12 В, НО должное внимание к автомобилю и питанию необходимо для достижения очень длительного цикла и календарного срока службы, на который они способны. Они гораздо более эффективны с точки зрения затрат на всю жизнь ", чем любые свинцово-кислотные клетки в (возможно) любом применении при правильном использовании. При неправильном использовании они умрут ранней и дорогой смертью.

Несколько производителей элементов или батарей, подходящих для этого использования,

Тундерский, Уинстон и Синополи

Есть и другие, которые я могу перечислить, но поиск по этим именам приведет вас в нужное место. Все эти бренды начинались как Thundersky, но на этом пути были расставания, и идет дорогостоящий судебный процесс.

Winston производит 12V 4-элементные батареи без доступа к соединениям между батареями. Считается, что их размеры 40 Ач и 60 Ач хорошо подходят для автомобильной промышленности. Simopoly и Winston производят одноэлементные батареи размером от 10 Ач до очень больших - А, и вы можете связать их вместе по мере необходимости. В настоящее время я экспериментирую с двумя батареями SinoPoly 12 В, каждая емкостью 40 Ач, каждая из которых состоит из 4 х 40 А-ч элементов с обвязкой для создания физической упаковки. 4-элементная батарея 12 В, 40 Ач примерно соответствует размеру батареи Ford-Prefect и имеет меньший вес, но она равна примерно самой большой батарее LA, которую вы можете увидеть, скажем, в 4-цилиндровом автомобиле.

ОДНАКО

Претензии различных производителей аккумуляторов совпадают, но не совпадают, характеристики зарядки являются подозрительными, заявленные сроки службы варьируются в зависимости от пути продаж, и даже уважаемые продавцы не согласны. В спецификациях зарядки аккумуляторов Winston используются подозрительно высокие конечные напряжения - выше, чем я ожидал для LFP4, но ниже LiIon - почти как LiIon, работающий сверхконсервативно, чтобы обеспечить хороший срок службы цикла. Продавцы гарантируют, что большинство марок 10 Ач + элементов в течение 5 лет или 10 лет используют в зависимости от различных условий и, вероятно, при использовании электроники управления зарядом / разрядом. Критерии для адекватного минирования варьируются - многие утверждают, что Vma и Vmin достаточно, пока C-образные значения расхода и разряда находятся в пределах спецификации, НО местному поставщику требуется монитор типа газового датчика и отсечка низкого напряжения. (Я'

Ага - звоните поужинать так - я добавлю 1 минуту комментариев здесь, а затем обновлю позже (надеюсь)

Зарядное напряжение. Так как большинство генераторов выдают около 14 Вольт при зарядке, с LiFePO4 аккумулятором все должно быть в порядке, поскольку максимальное напряжение для них составляет 3,6 В, что дает нам небольшой запас до 14,4 В (4 * 3,6 В = 14,4 В).

Некоторые утверждают, что Winston LFP4 требует более высокого V, чем автомобильные системы. Другие используют их независимо.

SinoPoly ОК на напряжение автомобиля, НО ...

Индивидуальная балансировка элементов может быть выполнена с помощью простой диссипативной BMS, которая сбрасывает избыточный заряд на резистор.

Винстин не может балансировать как запечатанный, но утверждает, что прекрасно сбалансированные клетки в порядке. Многие дилеры продают их и говорят об этом, но по крайней мере один крупный сайт говорит, что не следует использовать для глубокого разряда из-за этой неспособности. Я был бы очень осторожен. Я сделал первоначальный выбор Winston / SinoPoly для получения опыта на основе этого и странного напряжения Уинстона и купил SinoPoly - несмотря на явно превосходные характеристики Winston.

Но у нас нет возможности отключить генератор, когда батарея заряжена,

Не начинай Вы должны быть в состоянии управлять своим источником энергии - И это достаточно просто сделать - но если ваша система настаивает на нарушении характеристик батареи (что может быть не так), не используйте LFP4.

Итак, вот первый вопрос: нормально ли держать батарею LiFePO4 при плавающем заряде с напряжением, близким к максимальному напряжению батареи? Или это значительно уменьшит время автономной работы?

Мнения vry
Small LFP4 - скажем, <1 А-а-а-а-а-а-а, НЕ ДОЛЖНЫ быть выплачены, или они действительно умирают рано
Некоторые производители батарей LFP4 утверждают, что с плавающей точкой все в порядке.
Thos не должен плавать LiIon или LiPo или еще ... и в то время как различия LFP4 hs, я непросто. Я узнаю ответ на этот вопрос на уровне «международного эксперта» через год :-) (Если он еще жив, небо не упало, и еще много чего интересного не появилось).

Зарядный ток. Некоторые элементы LiFePO4 могут быть настроены таким образом, чтобы они могли легко воспринимать весь зарядный ток, генерируемый генератором переменного тока. (при условии выхода 70 А и 3 параллельных ячеек 40152S) Итак, второй вопрос: может ли он перегрузить генератор или современные генераторы достаточно умны, чтобы снизить напряжение, чтобы избежать перегрузки?

Это углубляется исключительно в спецификации батареи и генератора. Аккумуляторы имеют четкие характеристики. Не превышать их нет. Если ваша батарея НЕ имеет хороших характеристик, не покупайте ее.

Нет защиты от перегрузки. В настоящее время понятия не имею, как с этим бороться, кроме как не дать ему полностью разрядиться.

Это важно Существуют различные способы сделать это, но большая ячейка Ah LFP4 НЕ ДОЛЖНА быть взята под напряжение около 2,75 В. Если вы не можете быть уверены в этом, не используйте их. Они стоят слишком дорого и слишком малы по объему, чтобы делать хорошие якоря лодки.

Скоро ...

Что бы это ни стоило, я выпустил 4-элементную батарею LiFePO4 емкостью 10 Ач, которую я собрал из плоских 3,2 В ячеек, в течение более двух лет без проблем. Я использовал его в качестве резервного источника питания для компьютера Mini-ITX с источником питания pico-PSU. Входное напряжение составляет 14,5 В от источника питания постоянного тока 75 Вт, и батарея обеспечивает дополнительное напряжение в течение коротких промежутков времени, в течение которых компьютер потребляет больше. Аккумулятор по-прежнему просто отлично.

Из того, что я понимаю: не здорово полностью заряжать аккумулятор, а потом держать на нем напряжение. Это связано с тем, что тепловое рассеяние внутреннего зарядного сопротивления будет по-прежнему стираться на необходимом оксидном слое в батарее. LiFePO4 менее чувствителен к этому, чем LiPo, и плавание при более низких уровнях напряжения вызывает меньше этой проблемы, чем плавание при максимальном уровне.

Литиевые аккумуляторы для мотоциклов легко доступны в любом месте по улице. Они находятся в стандартном корпусе батареи, одинаковых клеммах и имеют все необходимые схемы внутри коробки. Они также настолько легки, что кажутся пустыми витринами магазина. Цена примерно на 50% больше, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов.

Учитывая, что режим отказа от литиевых батарей часто сопровождается сильным пожаром, вы действительно хотите поместить свой собственный дизайн в дорогую машину рядом с запасом бензина и нескольких литров масла?

Высокоэнергетические аккумуляторы лучше оставить инженерам. У них есть опыт и бюджет для проведения необходимых экспериментов, и им все равно, будет ли испытательный блок работать бум - это почти ожидаемо пару раз.