Температурная компенсация заряда аккумуляторов: зачем нужна, как рассчитать и настроить

Температурная компенсация заряда — это автоматическая подстройка напряжения содержания аккумуляторной батареи под её температуру: в тепле напряжение снижается, на холоде повышается. Для свинцово-кислотных батарей в системах электропитания 48 В это не опция, а условие нормального срока службы: без компенсации батарея в жарком шкафу перезаряжается и сохнет, а в холодном — хронически недозаряжается. Разбираем, откуда берётся коэффициент, как посчитать напряжение для своей батареи, куда ставить датчик и как компенсация настраивается в контроллерах Eltek Smartpack.

Зачем компенсировать напряжение по температуре

Электрохимия свинцового аккумулятора зависит от температуры: чем теплее электролит, тем меньшее напряжение нужно, чтобы поддерживать элемент заряженным. Если держать на батарее постоянное напряжение, рассчитанное на 20–25 °C, то при 35–40 °C через неё пойдёт повышенный ток подзаряда. Он разогревает батарею ещё сильнее, ускоряет коррозию решёток и потерю воды — в герметичных батареях VRLA это прямой путь к тепловому разгону. На холоде картина обратная: того же напряжения не хватает, батарея не добирает ёмкость и сульфатируется.

Коэффициент компенсации и расчёт напряжения

Производители батарей задают компенсацию в милливольтах на градус на один элемент (2 В). Для герметичных свинцово-кислотных батарей типовое значение — около −3 мВ/°C на элемент, у разных серий оно лежит в пределах от −2,5 до −5 мВ/°C; опорная температура — 20 или 25 °C. Точные цифры всегда берутся из документации на конкретную батарею.

Батарея 48 В состоит из 24 элементов, поэтому при коэффициенте −3 мВ/°C напряжение системы меняется на 72 мВ на каждый градус:

Пример рассчитан для напряжения содержания 2,25 В на элемент при 20 °C и коэффициента −3 мВ/°C. Формула: U = U_{опорное} + k × N × (T − T_{опорная}), где k — коэффициент, N — число элементов.

Ограничения: компенсация не бесконечна

Компенсацию всегда ограничивают сверху и снизу. Верхний предел не даёт поднять напряжение на морозе выше допустимого для нагрузки и самих выпрямителей, нижний — не позволяет в жару опустить его до уровня, при котором батарея начнёт разряжаться на нагрузку. Обычно компенсация действует в окне примерно от 0 до +40…45 °C, за его пределами напряжение фиксируется. Если температура батареи продолжает расти при уже сниженном напряжении, это признак теплового разгона: контроллер должен дать тревогу и ограничить ток заряда.

Вторая типовая ошибка — датчик не на батарее. Компенсировать нужно по температуре самих аккумуляторов, а не воздуха в помещении или внутри шкафа с выпрямителями: датчик крепят на корпус или борн элемента в середине группы, где теплее всего. При неисправности датчика контроллер возвращается к некомпенсированному напряжению и выдаёт тревогу.

Настройка выполняется с панели контроллера, через веб-интерфейс или программу PowerSuite — порядок подключения описан в инструкции по подключению Smartpack. Компенсация работает вместе с остальными батарейными функциями — контролем симметрии, тестом батареи и ускоренным зарядом, о которых мы рассказывали в статье о мониторинге АКБ. Сами выпрямители — Flatpack2 48/2000 HE, Flatpack S — принимают уставку от контроллера в диапазоне 43,5–57,6 В, чего хватает для компенсации во всём рабочем диапазоне температур.

Нужна ли компенсация литиевым и никель-кадмиевым батареям

Литий-железо-фосфатные батареи заряжаются под управлением собственной системы BMS, температурная компенсация напряжения им не нужна — в контроллере её отключают, а температуру используют только для защитных тревог. Никель-кадмиевые батареи компенсируют, но с другим коэффициентом и напряжением на элемент; для них в серии Flatpack2 есть модуль с расширенным диапазоном выхода Flatpack2 48-60/2000 HE.