[Świstak]

14. Nie strasz Panie nie strasz, bo się.... Robię sam, ale z czego???

Elementów składowych jest kilka i każdy z nich jest tak samo ważny i powinien być dopasowany zarówno do naszych potrzeb i oczekiwań, jak i do pozostałych elementów składowych tego zestawu. Nie można w ciężarówce wozić linki holowniczej od malucha i liczyć że w chwili potrzeby się nie zerwie.

1. Ogniwa
Ogniwo zbudowane jest z podstawowych elementów składowych czyli anody, katody, elektrolitu i separatora, ale technologia wykonania może być bardzo różna. O ile w przypadku kwasiaków były to prawie zawsze sztywne płyty o dużej grubości i małych rozmiarach które same w sobie mogły stanowić materię czynną lub siatkowe ruszta dla substancji czynnej w postaci pasty, o tyle w LFP częściej jako anodę i katodę stosuje się stosunkowo cienkie ale bardzo długie folie metalowe na które nakłada się materiał czynny, półciekły elektrolit, separator, znów elektrolit, znów elektrodę (ale tym razem przeciwną), znów elektrolit, separator i elektrolit. Tak uzyskaną bardzo długą "kanapkę" można teraz zwinąć w zgrabny okrągły cylinder lub coś co przypomina prostokąt o zaoblonych rogach. Potem wystarczy wyprowadzić połączenia elektryczne anody i katody, zapakować to hermetycznie i gotowe.
Możemy więc spotkać się z ogniwami cylindrycznymi, pryzmatycznymi, długimi, krótkimi, wysokimi, niskimi, w obudowie aluminiowej albo w plastikowym kondomie, o małym prądzie pracy ale niskiej wadze, o dużym prądzie pracy ale ciut cięższych, o fenomenalnym stosunku pojemności do wagi ale bardzo delikatnych albo bardzo tanich ale niezbyt żywotnych - co komu potrzeba.
Ogniwa cylindryczne ze względu na okrągły kształt są odporne na puchnięcię ale zazwyczaj wyprowadzenia elektryczne wymagają specjalistycznych narzędzi do podłączenia okablowania (zgrzewarki), dodatkowo marnujemy sporo pustego miejsca zestawiając pakiety z okrągłych elementów, ale za to poprawiamy wentylację pakietu dzięki dużej powierzchni styku ogniw z powietrzem. Ogniwa pryzmatyczne łatwo mogą stracić swój piękny kształt, bo wystarczy odrobina ciśnienia wewnątrz aby nam wydęło boczną ściankę w łuk i im większe ogniwo tym efekt bardziej dokuczliwy, ale możemy nimi szczelniej wypełnić przestrzeń a wyprowadzenia elektryczne są zazwyczaj solidnymi śrubami do których łatwo się podłączyć. Pakiety foliowe są bardzo lekkie, ale jeśli zaczynają puchnąć to do rozmiaru balona, a prądy ich pracy są zazwyczaj bardzo małe bo wszystko w środku jest bardzo cienkie i lekkie. Jak bolid formuły pierwszej - pogna niczym wiatr, ale do orki się nie nada.
Ze względu na nasze uwarunkowania i potrzeby najczęściej więc będziemy wykorzystywać ogniwa pryzmatyczne, ale żeby nie było za łatwo - jeśli postawimy obok siebie trzy różne ogniwa o różnych parametrach ale identycznych wymiarach zewnętrznych okaże się że mają zupełnie inne możliwości i razem nie popracują. Ba, nawet jeśli weźmiemy identyczne ogniwa i wszystko poprawnie połączymy to w jednym kamperze będą pracować trzy dekady, a w drugim szlag je trafi w połowie pierwszego sezonu...
Dobierając ogniwa musimy zwrócić uwagę nie tylko na markę i cenę, ale przede wszystkim na to czego od nich będziemy wymagać. A wymagać będziemy wiele. Oj bardzo wiele....
Po pierwsze będziemy wymagać dużej pojemności - coraz więcej mamy sprzętów które potrzebują energii elektrycznej właściwie non stop - dla żony kluczowa będzie lodówka, a dla dziecka telefon z facebookiem. Dodatkowo taka niewykorzystana codziennie pojemność nie tylko stanowi zabezpieczenie na czarną godzinę, ale pozytywnie wpływa na żywotność ogniw - im mniej procentowo pojemności wykorzystujemy w każdym cyklu pracy tym mniej degraduje się chemia wewnątrz ogniw i wytrzymają znacznie więcej cykli bez utraty początkowej świetności. Mamy więc pierwszą wskazówkę - jeśli tylko finanse pozwolą dobierzmy takie ogniwa aby całkowicie wykorzystać dostępną przestrzeń na niepotrzebne nam pozornie amperogodziny.
Po drugie potrzebować będziemy mocy. Jedni mniej bo mają jedną ledową lampkę w kamperku i trumę na gaz, inni będą potrzebować znacznie więcej bo webasto na ropę czy ekspres do kawy potrzebują mnóstwo energii w krótkim czasie. Musimy więc zrobić bilans energetyczny aby wiedzieć ile tej mocy będziemy potrzebować w impulsie i zarówno ogniwa jak i wszystkie elementy uczestniczące w przekazywaniu tej mocy muszą to wytrzymać. I to nie z 1% zapasem, ale ze znacznie większym bo jeśli w czasie grzania ekspresu włączy się grzanie świecy żarowej w webasto to coś strzeli. Albo wybuchnie. A może się nawet zapali??? Tak więc jeśli planujemy używać ekspresu albo suszarki do włosów o mocy 1200W to z prostego rachunku wynika że w instalacji 12V popłynie nam z akumulatora I=1200/12=100A. Tak więc jeśli zastosujemy ogniwa o ciągłym prądzie pracy 50A - szlag je trafi przy pierwszym użyciu. Zwracam tu uwagę że często w charakterystyce ogniwa podany jest większą czcionką szczytowy prąd pracy powiedzmy Imax = 150A ale tylko przez tylko przez 5 sekund. Po pierwsze jest to ekstremum nie zalecane do nagminnego używania, a po drugie ani mojej zonie z suszarką ani mojemu ekspresowi te 5 sekund nie wystarczy do osiągnięcia satysfakcji. Mi może by i wystarczyło, ale plecy już nie te...

2. BMS
Jest to w zasadzie nie jedno urządzenie, ale kilka ściśle ze sobą współpracujących bloków. Po pierwsze jest to kilka precyzyjnych woltomierzy które sprawdzają aktualne napięcie na każdej celi osobno. W zależności od tego ile cel będziemy stosować w szeregu, taki musimy zastosować BMS. U nas dla instalacji 12V będą to 4 cele, więc zastosujemy BMS przystosowany do pracy z pakietami 4S (S oznacza tu serial czyli połączone szeregowo) 3S nam nie wystarczy, ale niektóre 5S, 6S 7S czy 16S mają zazwyczaj możliwość pracy z mniejszą liczbą ogniw niż maksymalna - trzeba to sprawdzić w dokumentacji i odpowiednio ustawić na zworkach czy tam przy pomocy aplikacji. Oprócz odpowiedniej liczby cel musimy mieć też pewność że dany BMS jest przystosowany do pracy z ogniwami LFP, bo mają one zupełnie inne napięcia niż choćby ogniwa Li-Ion i to co dobre dla Li-Ion zabije LFP. Albo wysadzi w powietrze. Albo zapali. Albo... No sami wiecie co...
Jeżeli napięcie na którejkolwiek celi jest niższe od minimalnego - BMS nie pozwoli nam dalej rozładowywać baterii. Może to zrobić na trzy róźne sposoby - wystawi sygnał odłączający baterię od obciążenia przez jakiś zewnętrzny stycznik czy przekaźnik, odłączy ją od instalacji przy pomocy własnego wbudowanego przekaźnika elektronicznego czy mechanicznego. Trzeci sposób - najlepszy - to wykorzystanie dwóch wewnętrznych przełączników zbudowanych z nowoczesnych tranzystorów o małych stratach własnych połączonych w taki sposób że jeden komplet potrafi uniemożliwić rozładowywanie nie przeszkadzając w ewentualnym ładowaniu, a drugi komplet odwrotnie - może uniemożliwić ładowanie nie przeszkadzając w rozładowywaniu. I to jest właśnie druga funkcja BMS - gdy napięcie na którejkolwiek celi będzie wyższe niż zalecane BMS uniemożliwi jego dalsze ładowanie zabezpieczając akumulator przed wybuchem, eksplozją, napuchnięciem czy innymi przypadłościami związanymi z przesadnym pompowaniem.
Kolejną rzeczą którą powinien robić dobry BMS to kontrola prądu wpływającego lub wypływającego z akumulatora - jeśli jest on zbyt duży należy ten proceder przerwać (aby uchronić ogniwa przed zniszczeniem, a kampera przed spaleniem) i odłączyć akumulator. Zazwyczaj po kilku sekundach BMS się automatycznie "resetuje" i ponownie zezwala na pracę, a jeśli problem dalej występuje znów po kilku sekundach odłącza akumulator i tak w kółko. Ważne jest to że absolutna większość BMS-ów nie potrafi ograniczać/zmniejszać tego prądu, a jedynie włączyć i wyłączyć. Fajnie by było gdyby można było płynnie regulować szczególnie prąd ładowania, ale to już trochę grubsza elektronika które wymaga solidnego chłodzenia, a zazwyczaj BMS-y mają być małe i tanie więc to zadanie zrealizujemy zewnętrznymi urządzeniami.
Akumulatory LFP mogą być bezpiecznie eksploatowane tylko w pewnym przedziale temperatur o czym wspominałem wcześniej, dlatego dobre BMS-y mają jeden lub kilka czujników temperatury które należy przymocować do ogniw. Nie na podwórku czy koło bojlera ale na ogniwach. I to najlepiej przy pomoczy jakiegoś kleju termoprzewodzącego. Dzięki temu BMS będzie w stanie uniemożliwić ładowanie zmarzniętych ogniw, albo rozładowywanie czy ładowanie nadmiernie zagrzanych.
Oprócz tego BMS może robić tysiąc innych zupełnie zbędnych rzeczy - może rysować wykresy, wyświetlać alarmy i statystyki, może piszczeć, może łączyć się z aplikacją w telefonie lub z satelitą meldując gdzieś komuś o czym ludzie w kamperze gadają. To już są kwiatki które mogą być ale nie muszą. Mogą pomóc, ale gdy dadzą zbyt wiele władzy niedoświadczonemu użytkownikowi - mogą bardzo zaszkodzić.

3. Balancer czy tam balanser. Po naszemu - wyrównywacz.
Są dwa zasadnicze typy balancerów: pasywne i aktywne. Pasywne są znacznie tańsze i prostsze w konstrukcji i działaniu - łączy się je niezależnie od siebie równolegle do każdej celi i gdy napięcie na tej celi przekroczy określoną wartość uruchamiają obciążenie w postaci rezystora starając się zużyć nadwyżkę energii zamieniając ją w ciepło. Wydawać by się mogło ze powiedzmy 20 watów to niewiele, ale jeśli włączymy 21 watową żarówkę świateł stopu w naszym kamperku na kilka sekund i spróbujemy ją wykręcić gołymi palcami okaże się że to jednak sporo energii i nielicho poparzyliśmy łapy. Rezystory w balancerach są zdecydowanie mniejsze niż żarówka i gdybyśmy taką samą moc chcieli na nich wytracić okazałoby się się że są znacznie gorętsze niż żarówka i w zasadzie pożar murowany, a przynajmniej niezła zadyma. Dlatego małe balancery pasywne pracują ze znacznie mniejszymi mocami, a pamiętając nasz wzór na moc daje to przełożenie na prądy. Możemy bezpiecznie na takim kurduplu wytracić powiedzmy 0,2W, co przy ok 4V daje nam I=P/U=0,2/4=0,050A=50mA. I taki prąd popłynie bokiem przez balancer omijając naładowaną celę i łądując pozostałe niedoładowane cele. Gdybyśmy chcieli takim prądem ładować mocno rozjechany akumulator 300 Ah to zajęło by nam to.... Niech policzę.... Siedem, pięć, trzy w pamięci. No tak, nie ma pomyłki: dokładnie wieczność.... Ale jeśli mamy dobrze dobrane w miarę niewymęczone ogniwa o pojemności 3Ah to to może mieć jakiś sens. Niewielki ale jednak.
Drugim typem jest balancer aktywny i tu już przechodzimy zarówno do poważnej elektroniki jak i do poważnych prądów. Występują one zawsze w jakichś zestawach (na dwie, trzy lub więcej cel) ponieważ działają one na zasadzie eksportu nadwyżki energii zagranicę. Kazdy moduła zawiera (podobnie jak w przypadku balancerów pasywnych) woltomierz który uruchamia urządzenie dopiero gdy napięcie ogniwa przekroczy ustaloną wartość. Niektóre modele zaczynają pracę wcześniej - komunikują się z sąsiadami i gdy ich wskazania są niższe niż nasze rozpoczynamy eksport energii jeszcze przed osiągnięciem punktu krytycznego. To już całkiem poważna elektronika (mikro przetwornice, moduły komunikacyjne, komparatory), ale dzięki temu (i zdecydowanie wyższej cenie) nie zamieniamy energii w ciepło ale dystrybuujemy ją tam gdzie jest potrzebna. Z naszego punktu widzenia ważne jest nie tylko to że nie marnujemy energii zamieniając ją w ciepło, ale fakt że możemy pracować ze znacznie większymi prądami - już nie 0,05A ale 2, 5 czy nawet 10A. To już dwa rzędy wielkości! I nikt nam nie zabroni zamontować dwóch, trzech czy czterech takim balancerów. No chyba że księgowa..

Prawie każdy BMS ma już w sobie zamontowany jakiś balancer - czasem pasywny czasem aktywny. Jeśli chcemy możemy równolegle z BMS-em zamontować dodatkowy balancer. W 99% wypadków nie będą sobie wzajemnie przeszkadzać, choć może się zdarzyć że wpadną w rezonans. Więc bezpieczniej będzie kupując BMS-a wybrać taki który ma wbudowany dobry balancer aktywny pracujący z możliwie największymi prądami najlepiej porównywalnym z prądem jakim planujemy ładować naszą baterię. Nadmiar absolutnie nie zaszkodzi, no chyba że prąd balancera będzie większy niż maksymalny prąd ogniwa, ale to nam raczej nie grozi.

4. Busbary czy tam barbusy
Prądy płynące w układzie szeregowym są identyczne w każdym punkcie łańcucha więc połączenie między ogniwami nie może być gorsze niż połączenie wyjścia akumulatora. O ile przewody kontrolne między celami a BMS-em muszą wytrzymać tylko prąd balansowania, o tyle połączenia między celami muszą wytrzymać cały prąd płynący przez akumulator. Muszą być też bardzo solidnie wykonane - nie gorzej niż główne przyłącza akumulatora. Dlatego muszą być grube i szerokie (o dużym przekroju). Ważna jest też ich długość - z jednej strony im krótsze tym lepiej, a z drugiej strony muszą zapewnić troszkę luzu między ogniwami aby te miały miejsce gdy zaczną puchnąć. A zaczną - to kwestia prawie filozoficzna - pytanie nie powinno brzmieć "czy zaczną puchnąć" ale "kiedy zaczną puchnąć" i jak bardzo.

5. Obudowa
To temat rzeka i ilu budowniczych tyle rozwiązań. I każde będzie dobre jeśli zapewnimy ogniwom dobre, stabilne i równe podłoże, zabezpieczenie przed przemieszczaniem się, izolację elektryczną, odpowiednią wentylacji i ewentualnie ogrzewanie. BMS może być zamontowany w obudowie, obok obudowy, przy obudowie albo gdzieś dalej - ważne żeby okablowanie między nim a baterią było zrobione odpowiednio i trwale. Może nie być obudowy i też będzie dobrze jeśli nie będzie się na to lała woda, nie będą walić kamienie, na przyłącza nie spadnie nigdy metalowa chochelka czy klucz do kół. Nie, srebrna łyżeczka do kawy po babci też nie.

[Świstak]

15. No Panie, zbudowałem. I co mnie z tym fantem dalej czynić?

Ano, naładować!
Dobierając elementy składowe z pewnością zanotowaliśmy jakie każdy z nich ma parametry (szczególnie prądy robocze) i teraz nie możemy przekroczyć tego najsłabszego. Jeżeli ogniwa mogą bezpiecznie pracować z prądem 200A a BMS z prądem 100A to nie możemy pracować z prądem 150A, ale maksymalnie 100A. BMS powinien sam się obronić przed nadmiernym prądem odłączając akumulator od instalacji, ale tylko wtedy gdy ma wpisane w konfiguracji prawidłowe parametry. A co z napięciem? O napięcie każdej celi z osobna i całego akumulatora też powinien zadbać BMS, ale gdy odłączy akumulator od instalacji to ochroni akumulator ale na to co dzieje się w instalacji wpływu żadnego już nie ma i jeśli do instalacji podłączymy jakąś nieodpowiednią ładowarkę to akumulatora nie zniszczymy, ale inne urządzenia w tej instalacji możemy jak najbardziej sfajczyć. Więc jaką ładowarkę? W wielu przypadkach ta którą używaliśmy do starych kwasiaków da radę, ale nie zawsze.
W handlu można spotkać wiele ładowarek do LFP z opisem "inteligentne", "dedykowane" , "specjalne", "lepsze niż do kwasiaków", "tylko ta i żadna inna". To w większości przypadków chwyty marketingowe, bo dużo trudniej jest poprawnie naładować starego kwasiaka niż LFP z BMS-em i balancerem. Cała ta "inteligencja" jest już zawarta właśnie w BMS/balancerze i w ładowarce jej już nie potrzebujemy. Mało tego - gdy dwóch "inteligentów" spotka się razem i każdy z nich będzie chciał osiągnąć to co najlepsze z jego punktu widzenia otrzymamy obraz rodem z posiedzenia Sejmu czy tam Senatu. No chyba że faktycznie ładowarka jest przeznaczona do pracy buforowej akumulatorów LFP...
Po pierwsze ładowarka musi mieć ograniczenie maksymalnego napięcia jakie może podać. Istotne tu jest aby po odłączeniu akumulatora przez BMS napięcie nie skoczyło nam nagle do kilkunastu woltów i nie spaliło urządzeń w instalacji. Drugie równie ważne ograniczenie to maksymalny prąd jaki możemy do instalacji wpompować - powinien on być nie większy niż maksymalny prąd ładowania ogniw, ładowania BMS i okablowania. Celowo zaznaczyłem tu słowo prąd ładowania, bo wartości prądu ładowania i rozładowania podane przez producentów komponentów mogą być różne i trzeba na to zwrócić uwagę. Przykładowo ogniwa mogą być bezpiecznie rozładowywane prądem nawet 5C (dla aku 100Ah będzie to 500A) ale ładowane prądem maksymalnie 2C (dla tego samego akumulatora będzie to 200A). No i fajnie, chyba że mamy BMS który wytrzyma tylko 100A, albo instalację zrobioną ze sznura od prodziża który wytrzyma tylko 10A. Ograniczenie maksymalnego napięcia (czy właściwie staranie utrzymania stałego napięcia) oznaczane jest symbolem CV (Constant Voltage), a ograniczenie maksymalnego prądu (czy właściwie staranie utrzymania stałej jego wartości) symbolem CC (Constant Current). Jeżeli mamy oznaczenie CC/CV to mamy obydwa mechanizmy regulacji/zabezpieczenia działające niezależnie od siebie - jeśli aktualnie płynący prąd jest mniejszy niż ustawiony to w górę pójdzie nam napięcie aż do osiągnięcia ustawionej wartości, a jeśli płynący prąd przekroczy ustaloną wartość to układ będzie obniżał napięcie tak długo aż wartość prądu osiągnie żądaną wartość. I o to nam właśnie chodzi. Na obrazku poniżej widać wyraźnie że gdy akumulator się prawie naładował jego apetyt na prąd znacznie spadł i układ mógł podnieść napięcie do ustawionej wartości. Wcześniej napięcie było niższe niż ustawione, bo wartość prądu była równa lub minimalnie większa od ustawionej.

---

3_max.jpg

Plik ściągnięto 259 raz(y) 27,34 KB

[Świstak]

16. Naładowałem. I co dalej? Doładowywać? Wyłączyć prostownik? Odłączyć?

W starych kwasiakach to było istotne pytanie i poważny problem, ale w przypadku LFP już nie jest to tak krytyczne. Na te pytania sam sobie odpowiada BMS i robi co uznaje za najlepsze dla akumulatora.
Żaden akumulator nie lubi być nadmiernie ładowany ani nadmiernie rozładowany. W kwasiaku wskazane było ściśle kontrolowane "przeładowywanie" akumulatora żeby wyrównać cele i realizowała to bardzo dobra ładowarka albo świadomy użytkownik, w LFP nie wolno tego robić i dba o to BMS.
BMS-ów jest wiele, balancerów jest wiele więc i algorytmów realizowanych przez poszczególne egzemplarze sprzętu jest jeszcze więcej, tym bardziej że użytkownik może dość znacząco zmieniać ustawienia BMS co czasem może pomóc, ale znacznie częściej zaszkodzić.
W początkowej fazie ładowania nie dzieje się nic ciekawego - prąd płynie mniej więcej ze stałą wartością dzięki mechanizmowi CC i akumulator zamienia energię elektryczną na chemiczną. Ciekawie i niebezpiecznie robi się w końcowej fazie gdy większość chemii już przereagowała i napięcie na każdej celi zaczyna rosnąć. BMS pilnuje żeby nie przekroczyć wartości maksymalnej i - jeśli posiada taką możliwość czyli został zaprojektowany do bezpośredniego sterowania balancerem - włącza w miarę potrzeb poszczególne bloczki balancera aby ... No właśnie po co? To zależy od ustawień które może zmienić użytkownik. Jeśli mamy balancer aktywny to możemy wymusić jego pracę dużo wcześniej - powiedzmy przy poziomie naładowania 70-80%. Da nam to więcej czasu na wyrównanie cel i to dość skuteczne bo można dzięki temu ładować najsłabszą celę prądem większym o dwukrotność prądu pracy balancera niż celę najsilniejszą. Przy piećioamperowym balancerze będzie to więc 10A a to już sensowna wartość i faktycznie może zrobić dobrą robotę - może nam pięknie wyrównać mocno rozjechany akumulator już po jednym ładowaniu. Jeśli użytkownik ustawi BMS tak aby balancer działał tylko w stanie spoczynku to po naładowaniu najmocniejszej celi BMS odłączy całkowicie ładowanie, włączy balancer a po częściowym rozładowaniu najmocniejszej celi wyłączy balancer i ponownie uruchomi łądowanie całej baterii. Zadziała, ale potrwa dłużej, będzie generować skoki napięcia i w sumie zużyje nam kilkoma zbędnymi cyklami najmocniejszą celę kilkakrotnie ją doładowując do pełna i częściowo rozładowując. Jeżeli użytkownik ustawi pracę balancera tylko w czasie rozładowywania to już w ogóle dla mnie rzecz nieefektywna energetycznie, ale i taką opcję widziałem w niektórych urządzeniach.
Jeżeli mamy z kolei balancer pasywny, to prądy jakimi będzie próbował wyrównać cele są tak minimalne, że aż szkoda zużywać klawiaturę żeby to opisywać - w nowej baterii jakość tam to zadziała, ale w miarę starzenia i rozjeżdżania ogniw efetywność procesu będzie spadać i choć byśby nie wiem jak zmieniali ustawienia będzie to... To trochę jak jeżdżenie Bentleyem na łysych oponach - niby się da, ale głębszego sensu dopatrywać się w tym trudno. W sumie to w ogóle jeżdżenie na łysych kapciach to rzecz... No dobra, nie ten temat.
Gdy już cele są naładowane i wyrównane nie warto ich trzymać pod wysokim napięciem - to negatywnie wpływa na ich żywotność. W kwasiakach za obniżenie napięcia w instalacji do poziomu nieznacznie wyższego od napięcia spoczynkowego dbała inteligentna ładowarka, a ta faza pracy nazywana była często buforową. W LFP o zakończenie ładowania i obniżenie napięcia na ogniwach dba BMS i tu użytkownik może zrobić sporo złego zmieniając nastawę ponownego uruchomienia ładowania. Jeśli ustawi zbyt wysoką wartość - ogniwa będą wciąż doładowywane mimo iż tego nie wymagają. Będą się niepotrzebnie grzały i degradowały. To że w instalacji mamy wciąż 14,6V z ładowarki w niczym nam nie przeszkadza bo to wciąż bezpieczne napięcie dla odbiorników, ale napięcie na celach może sobie spokojnie spaść do wartości spoczynkowych, a jeśli z jakiegoś powodu spadnie jeszcze niżej (przykładowo za sprawą dalszej pracy balancera) BMS włączy ponownie łądowanie na tyle ile potrzeba. BMS wie również jaka jest temperatura ogniw i jakie w tej temperaturze powinny być napięcia ogniw (oczywiście jeżeli użytkownik tego nie spaprał przykładowo stosując magiczną aplikację innego producenta). Tak więc z powodzeniem wystarczy nam ładowarka CC/CV nawet jeśli nie ma niej napisu "inteligentna". Ważne żeby była dobra jakościowo, miała odpowiednią wentylację i dobre zabezpieczenia choćby przed prądem wstecznym który wyciągnie nam energię z akumulatora przy braku zasilania z sieci 230V.

[Świstak]

17. A w czasie jazdy będzie się samo ładować? Mam Panie energoblok z samiuśkich italiańskich Tater!

Odpowiedź jest tylko jedna: to zależy...

Akumulator LFP pracuje w wyższym przedziale napięć niż standardowy lub niestandardowy kwasiak i do pełnego naładowania potrzebuje nie 14,4 ale 14,6-14,8V. Niektóre inteligentne alternatory nam mogą tyle dać (przynajmniej chwilowo) ale zasadniczo będą trzymać niżej więc już wiadomo że do pełna nie naładujemy, a to czasem może uniemożliwić poprawne wyrównanie cel przez BMS. To już nie wróży dobrze, ale prawdziwe problemy dopiero czają się za rogiem...
Akumulatory LFP są znacznie doskonalsze niż kwasiaki co objawia się między innymi możliwością bezpiecznego ładowania znacznie większymi prądami (niż kwasiaki o tej samej pojemności) i chętnie z tej możliwości korzystają - będą brały ile się da i nie będą zważać na to że innym może brakować albo że elektrownia nie wyrabia. Tak więc bezpośrednie połączenie instalacji rozruchowej z nadwoziową może spowodować głodny akumulator nadwoziowy będzię ciągnął bez umiaru i w efekcie przeciążymy alternator a nawet zaczniemy wysysać energię z akumulatora rozruchowego. Oczywiście jeśli wcześniej nie sfajczymy instalacji energobloku wyliczonej na znacznie mniejsze prądy. Jak temu zaradzić? Zastosować jakiś ogranicznik, a jeszcze lepiej - regulator. No jeszcze do kompletu jakby nam ten regulator z 14,4V zrobił 14,6V no to już w ogóle miód z benzyną!
Ograniczenie maksymalnego prądu najtaniej zrobić za pomocą kalkulatora - możemy wyliczyć jakie straty wygeneruje nam okablowanie i tak to okablowanie dobrać aby w najgorszym możliwym przypadku nie popłynął w nim prąd większy od maksymalnego który sobie założyliśmy. Taki najgorszy możliwy przypadek (z punktu widzenia energobloku) to całkowicie rozładowany akumulator nadwoziowy (10V) i całkowicie naładowany akumulator rozruchowy z pracującym alternatorem (14,4V). Różnica napięć wynosi 4,4V i znając rezystancję okablowania możemy łatwo wyliczyć prąd jaki popłynie w takim układzie, powiedzmy dla rezystancji R=1 Ohm będzie to I=U/R=4,4/1=4,4A. Niedużo. Spróbujmy więc skrócić okablowanie o połowę - rezystancja również zmniejszy się o połowę do 0,5 Ohm co da nam I=4,4/05,=8,8A. Lepiej, ale wciąż za mało - wymieńmy więc okablowanie na grubsze (o większym przekroju poprzecznym). Rezystancja spadła nam do 0,1 Ohm co da nam I=4,4/0,1=44A. To już znośnie - naładujemy w sensownym czasie akumulator i nawet stary 70A alternator da radę napędzić naszą instalację, zapewnić prąd na światła, radio, klimę, dmuchawy i co tam jeszcze mamy w danej chwili uruchomione. Ale ten czas szybko przeminie, bo 10V dla akumulatora LFP to sytuacja wyjątkowo rzadka... Zazwyczaj nie będzie tak drastycznie wydojony, bo nawet przy 20% naładowania będzie miał nie 10V ale około 12V i wtedy nasze obliczenia będą już wyglądać inaczej: U=14,4V-12V= 2,4V I=U/R=2,4/0,1=24A... A to już mało. W dodatku w miarę doładowywania się akumulatora nadwoziowego będzie coraz gorzej (różnica napięć będzie dalej spadać) i może się okazać że przy naładowaniu ok. 80% ładowanie spadnie nam do wartości bliskich zeru. A jeszcze do tego jak mamy jakiś inteligentny alternator który po pewnym czasie automatycznie obniży napięcie aby chronić kwasiaka to może się okazać że zamiast ładować nadwozie - ciągniemy z niego prąd. Jak to mówią młodzi - lipa Panie.

---

12v-lifepo4-cell-volatage-chart.jpg

Plik ściągnięto 0 raz(y) 125,68 KB

[Świstak]

18. Jakie Panie 70A? Ja mam alternator 180A z helikoptera!

To dobrze, ale w sumie niewiele zmienia bo pewnie energoblok tyle nie wytrzyma nawet jeśli zamiast kabli zamontujemy szyny kolejowe. I dalej pozostaje problem tego że musimy być przygotowani na najgorszy wypadek, a zazwyczaj pracować będziemy daleko od tego najgorszego przypadku. Nie, takie proste rozwiązanie może być dobre na chwilę albo było jedynym dostępnym 10 lat temu, ale teraz możemy to zrobić znacznie lepiej.
Z pomocą przychodzą nam dość skomplikowane, ale już całkiem przystępne cenowo i proste w obsłudze przetwornice podbijające napięcie nazywane z angielska Step-Up lub Boost. Zwróćmy uwagę że są też przetwornice zdolne tylko do obniżania napięcia które w tym przypadku do niczego się nam nie przydadzą (Step-Down lub Buck). Jest też trzeci rodzaj - uniwersalne mogące zarówno podwyższać jak i obniżać napięcie do wartości którą można regulować lub do jednej stałej wartości ustalonej przez producenta (Step-Up/Step-Down lub Boost/Buck). Znakomita większość z nich ma też możliwość ograniczania maksymalnego prądu płynącego w obwodzie co w sumie daje nam w sumie opisaną wcześniej ładowarkę CC/CV. Tyle że zasilaną nie z gniazdka, ale z instalacji rozruchowej.

---

Screenshot 2026-01-01 at 11-43-31.png

Plik ściągnięto 0 raz(y) 876,66 KB

[Świstak]

19. Kupuję. Którą Pan polecasz?

Hola hola, nie tak szybko. Odpowiedź na postawione wcześniej pytanie sprawdzi się i tutaj: to zależy... Od tego co mamy w aucie i czego oczekujemy. Choćbyśmy nie wiem jak bardzo nie chcieli - musimy zrobić bilans.

Ile bezpiecznie przyjmie akumulator i ile wytrzyma BMS. Jeżeli akumulator 160Ah możemy bezpiecznie ładować prądem 0,5C to będzie to 160*0,5C=80A, ale jeśli mamy 140Ah to będzie to 140*0,5=70A. Trochę gorzej będzie wyglądać sytuacja gdy mamy równolegle spięte dwa akumulatory po 100Ah i każdy z nich możemy ładować prądem 0,5C bo powinno to wyglądać tak (100+100)*0,5C=200*0,5C=100A, ale co będzie gdy jeden z nich naładuje się szybciej niż drugi a my dalej będziemy pompować 100A? Przekroczymy dwukrotnie maksymalny prąd ładowania i coś się sfajczy. A co z prądem BMS? Jeżeli jest mniejszy niż maksymalny prąd łądowania ogniw to nie możemy dawać tyle ile przyjąć mogą ogniwa, ale maksymalnie tyle ile może przepuścić BMS. A co z alternatorem? Tu sprawa jest jeszcze bardziej zagmatwana.
Po pierwsze nie możemy brać więcej niż alternator jest nam w stanie dać, a pamiętać musimy że w uruchomionym aucie są inni chętni na energię - światła, wentylatory, radio, akumulator rozruchowy. Po wtóre musimy uwzględnić że jest mu ciężko... Wcześniej pisałem że alternator chłodzony jest wentylatorem zamontowanym na osi napędowej i wydajność układu chłodzenia zależy ściśle od obrotów silnika. Ale wydajność energetyczna alternatora już nie tak bardzo - w przeciwieństwie do prądnicy jest w stanie wytwarzać dużą ilość energii nawet przy niskich obrotach (między innymi dlatego luźne paski na niskich obrotach piszczą, a przy wyższych przestają piszczeć bo wraz z obrotami spada opór mechaniczny stawiany przez alternator - co też wynika z wzoru na moc), tyle że generuje przy tym niższą częstotliwość prądu przemiennego (tak, przemiennego) co akurat jest dla nas zupełnie bez znaczenia bo i tak ten prąd przemienny prostujemy aby był stały. Ważne jest jednak że przy niskich obrotach generuje dużo, a chłodzi się słabo więc możemy go sfajczyć. Nie możemy więc brać za dużo, a i przy niskich obrotach silnika lepiej by się troszkę ograniczyć. Pierwsze zagadnienie załatwimy prostą matematyką i bilansem, ale z drugim ciężej. Nowoczesne "inteligentne" alternatory mają informację o swojej temperaturze i obrotach, potrafią więc ograniczyć produkcję energii by się ochronić w krytycznych warunkach. Niby fajnie dla alternatora, ale przetwornica może o tym nie wiedzieć i będzie ciągnąć tyle ile ustawiliśmy - jeśli nie z alternatora to z akumulatora rozruchowego, co też jest nie do końca poprawne ale w przypadku długich przelotów a nie kręcenia się po mieście - chwilowo możemy to pominąć. Tak więc idealnie byłoby mieć te wszystkie informacje choćby ze złącza ODB a w przypadku starszych aut z dodatkowego czujnika obrotów i temperatury. Ktoś mający sporą wiedzę pewnie poświęci kilkadziesiąt czy kilkaset godzin na opracowanie takiego układu dla siebie, ale zapewne nie będzie to układ uniwersalny dla wszystkich aut. I raczej trudno się spodziewać że ktoś poświęci dla każdego z naszych aut kilkaset godzin aby opracować taki układ za darmo... Czy więc nie ma ratunku? Już jest. Na dzień dzisiejszy istnieje kilka rozwiązań które nam umożliwią realizację tego zadania.
Dla najmniej uzdolnionych technicznie istnieje gotowa ładowarka DC-DC Victron Orion XS 12-12-50A o maksymalnym prądzie pracy 50A i możliwości konfiguracji przez aplikację w telefonie. Jest to rozwiązanie nie najtańsze, ale zazwyczaj wystarczy je zamontować i zapomnieć o problemie oczywiście jeśli uprzednio zapewnimy odpowiednie okablowanie które wytrzyma takie prądy (czyli minimum 16mm2 - to co zazwyczaj jest już w kamperze na 99% nie spełnia tego podstawowego warunku). Jej wielką zaletą jest mnogość konfiguracji w których może pracować oraz możliwość różnorodnego sterowania - sygnałem zewnętrznym lub przez samodzielną detekcję stanu instalacji na podstawie pomiarów napięcia w instalacji rozruchowej. Dobrze radzi sobie ze starymi i nowymi alternatorami, a na upartego można za 5 złotych dołożyć dodatkową ochronę termiczną starych alternatorów (szczegóły opiszę w wątku macierzystym). Dla tych którzy mają w autach instalację 24V lub chcą mieć magazyn energii na nadwoziu pracujący na 24V odpowiednia będzie droższa (jeszcze droższa!!!) wersja Orion XS 1400 DC-DC battery charger.
Dla tych którzy chcą coś podłubać - można skompletować osobno przetwornicę i osobno układ sterowania który wykryje czy można uruchomić przetwornicę.

[Świstak]

20. Zmontowałem Panie i działa. Co mi teraz robić?

Nic. Po prostu nic.
Całe lato przejeździć nie sprawdzając wskaźników i czujników, a na zimę najlepiej odłączyć akumulator LFP w stanie naładowania 50-75%, nie ruszać, nie doładowywać, nie martwić się i nie przeszkadzać w zimowaniu. Na wiosnę podłączyć i ruszać w trasę!