Napięcia w pakiecie 48 V — tabela stanu naładowania od 100% do odcięcia

[kukirin.info]

Pytanie „ile V ma naładowana bateria hulajnogi 48 V" wraca na forum regularnie, zwykle wtedy, gdy ktoś podłączy multimetr i zobaczy na złączu 54 V z groszami. To nie usterka. Poniżej zebrałem w jednym miejscu napięcia charakterystyczne pakietu „48 V" — od pełnego naładowania aż po próg, poniżej którego ładować już nie wolno. W polskich poradnikach takiego zestawienia nie znalazłem, więc warto je mieć pod ręką.

„48 V" to nazwa handlowa, nie napięcie z multimetru​

Pakiet opisywany w sklepach jako „48 V" to w praktyce 13 ogniw połączonych szeregowo (13S). Napięcie całego pakietu liczy się prosto:

• napięcie nominalne = S × 3,6 V (część producentów liczy × 3,7 V),
• napięcie pełnego naładowania = S × 4,2 V.

Dla 13S daje to 46,8 V nominalnie (48,1 V przy liczeniu × 3,7 V) i 54,6 V po pełnym naładowaniu. Dlatego na tabliczce ładowarki do hulajnogi „48 V" widnieje 54,6 V — to nie pomyłka producenta, tylko napięcie końca ładowania.

Skąd bierze się 4,2 V na ogniwo​

Górna granica pochodzi z kart katalogowych ogniw. Przykład z datasheetu Panasonic NCR18650B (specyfikacja producenta ogniwa):

charging voltage should not exceed 4.20 V/cell

Tłumaczenie: „napięcie ładowania nie powinno przekraczać 4,20 V na ogniwo". Panasonic podaje napięcie znamionowe ładowania 4,20 ±0,03 V i zaleca ustawienie ładowarki na poniżej 4,23 V, z zapasem na błąd pomiaru. Źródło: datasheet NCR18650B.

Typowe wartości dla ogniwa litowo-jonowego (zestawienie z kart katalogowych):

• napięcie nominalne: 3,6–3,7 V, zależnie od chemii i producenta,
• pełne naładowanie: 4,20 V,
• odcięcie rozładowania: 2,5–2,8 V, zależnie od datasheetu,
• próg bezwzględnego zakazu ładowania: 2,0 V (wg producenta ogniw VARTA).

Tabela: pakiet 13S („48 V") od pełnego do odcięcia​

Wartości pakietu to wyliczenie: napięcie ogniwa × 13. Napięcia ogniwa — wg kart katalogowych opisanych wyżej.

Stan pakietu	Na ogniwo	Pakiet 13S
Górny limit ładowarki (z zapasem wg Panasonic)	poniżej 4,23 V	poniżej 55,0 V
Pełne naładowanie (100%)	4,20 V	54,6 V
Ładowanie do obniżonego napięcia	4,10 V	53,3 V
Start balansowania w BMS	ok. 3,9 V	ok. 50,7 V
Napięcie nominalne	3,6–3,7 V	46,8–48,1 V
Odcięcie przez BMS JBD (UVP)	2,80 V	36,4 V
Odcięcie rozładowania (zakres z datasheetów)	2,5–2,8 V	32,5–36,4 V
Zakaz ładowania (VARTA)	2,0 V	26,0 V

Dla porównania, z tej samej tabeli przeliczeń: pakiet „36 V" (10S) ładuje się do 42,0 V, a pakiet „52 V" (14S) — nominalnie 50,4 V — do 58,8 V. Ładowarka od innej konfiguracji nie pasuje, nawet jeśli wtyczka wchodzi.

Co z tej tabeli wynika w praktyce​

Szarpanie przy niskiej baterii. Pod obciążeniem (podjazd, mocne przyspieszenie) napięcie ogniwa chwilowo zapada. Gdy zejdzie poniżej progu BMS — u JBD to 2,80 V — zabezpieczenie odcina moc. Po zdjęciu gazu napięcie wraca, moc też. Stąd charakterystyczne „szarpanie" pod koniec zasięgu: to nie sterownik, tylko BMS pilnujący dolnej granicy z tabeli.

Balansowanie tylko przy górze skali. Balansowanie ogniw startuje dopiero przy ok. 3,9 V na ogniwo, czyli ok. 50,7 V na pakiecie 13S. Kto regularnie odpina ładowarkę w połowie ładowania, sprawia, że pakiet praktycznie nigdy się nie wyrównuje. Warto co jakiś czas doładować do końca.

4,1 zamiast 4,2 V. Z badań zebranych w naszym opracowaniu wynika, że obniżenie napięcia końca ładowania z 4,2 do 4,1 V na ogniwo ponad podwoiło żywotność ogniw. Dla 13S to różnica między 54,6 a 53,3 V na pakiecie.

Nie trzymaj pakietu na 54,6 V. Battery University (BU-808, tabela 3) podaje odzyskiwalną pojemność po roku przechowywania:

• 25 °C: 96% przy 40% naładowania, 80% przy 100%,
• 40 °C: 85% przy 40%, 65% przy 100%,
• 0 °C: 98% przy 40%, 94% przy 100%.

Pakiet naładowany do pełna, zostawiony na rok w nagrzanym garażu (40 °C), traci więc 35% pojemności bez przejechania kilometra.

Samorozładowanie według tego samego źródła:

Li-ion loses about 2 percent per month at 0ºC with a state-of-charge of 50 percent and up to 35 percent at 60ºC when fully charged.

Tłumaczenie: „Li-ion traci ok. 2% miesięcznie w 0 °C przy 50% naładowania i do 35% w 60 °C przy pełnym naładowaniu". Źródło: Battery University BU-808b.

Zielona ładowarka, a pakiet nie ładuje — gdzie jesteś w tabeli​

Jeśli pakiet zjechał poniżej progu odcięcia, BMS wyłącza ścieżkę i na złączu nie ma napięcia. Ładowarka nie widzi prądu i świeci na zielono. Serwis ElectricScooterParts.com opisuje to tak:

a 'smart' charger… for safety reasons will not recharge a battery or battery pack that is over-discharged, has an internal short circuit or open circuit, has an abnormal Voltage.

Tłumaczenie: „inteligentna ładowarka… ze względów bezpieczeństwa nie doładuje baterii lub pakietu, który jest nadmiernie rozładowany, ma zwarcie wewnętrzne lub przerwę, albo nieprawidłowe napięcie". Źródło: ElectricScooterParts.com. Podobnie Revibikes: zielona dioda zwykle oznacza, że ładowarka nie wykrywa prądu ładowania.

To pat dwóch zabezpieczeń, a nie awaria. Ale uwaga na dolny wiersz tabeli: poniżej 2,0 V na ogniwo (26,0 V na pakiecie 13S) producent ogniw zabrania ładowania. Taki pakiet to temat dla serwisu, nie dla „przepychania" ładowarką.

O samym ładowaniu na co dzień pisaliśmy w wątku Ładowanie akumulatora hulajnogi — 8 zasad.

Uwaga: tabela podaje punkty charakterystyczne, nie przelicznik procentów pośrednich (np. ile V to 50%). Zależność napięcia od stanu naładowania nie jest liniowa i zależy od konkretnych ogniw — w naszym materiale źródłowym nie ma tabeli dla ogniw stosowanych w KuKirin, więc takich wartości nie podaję.

Jeśli macie multimetr — jakie napięcie pokazuje Wasz pakiet zaraz po zdjęciu z ładowarki, a jakie przy pierwszym szarpaniu pod koniec zasięgu? Podajcie model, to zbudujemy tabelę pomiarów z forum dla konkretnych hulajnóg.