Контроллер заряда аккумулятора – это электронная схема, предназначенная для управления процессом заряда и контроля разряда аккумулятора.

Задачи контроллера заряда

• Подача электрического тока с величиной в пределах, установленных технической документацией к данному аккумулятору.

Любой аккумулятор имеет ток саморазряда. В зависимости от технологии изготовления он может быть меньше или больше. Для того, чтобы начался процесс заряда, ток отдаваемый контроллером заряда батареи должен быть больше тока саморазряда.

Максимальный ток заряда определяется величиной, при которой еще осуществляется нормальное функционирование аккумулятора без необратимых последствий для элементов его конструкции.

Обычно в документации к аккумулятору указывается допустимый ток заряда. Например для свинцово-кислотного аккумулятора он составляет 0,1С (емкость аккумулятора в Ампер-часах умноженную на 0,1).

• Осуществление процесса заряда и разряда оптимального для данного аккумулятора.

Существует множество типов аккумуляторов. И для каждого типа рекомендуется свой режим заряда и разряда. Применяются одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые режимы. В процессе заряда параметры выходного тока контроллера заряда меняются в соответствии с определенным алгоритмом, обеспечивающим компромисс между поддержанием аккумулятора в рабочем состоянии в течение долгого времени и максимальной (номинальной) скоростью заряда. В соответствии со сказанным, простейшим контроллером можно назвать источник тока с автоматом отключения при достижении заданной величины напряжения

• Одновременное обеспечение электроэнергией потребителей тока, подключенных к аккумулятору, и его зарядки.

Аккумулятор предназначен для бесперебойного обеспечения электроэнергией потребителей энергии. В случае автономной системы электроснабжения таким потребителем обычно является инвертор. Если аккумулятор в процессе работы разрядился, он не может обеспечивать его энергией. Поэтому, эту функцию выполняет за него контроллер заряда, передавая напрямую энергию от альтернативного источника на инвертор. Одновременно с обеспечением бесперебойной подачи энергии потребителям, контроллер солнечной батареи заряжает аккумулятор.

• Контроль состояния аккумулятора

Осуществляется для своевременного отключения аккумулятора в случае выхода реальных параметров давления или температуры за пределы заданных, при аварии или других событиях.

• Индивидуальный заряд каждого элемента батареи аккумуляторов (или многобаночных аккумуляторов).

Аккумулятор в простейшем случае представляет собой емкость, в которой находятся две пластины (катод, анод) залитую электролитом. Принято считать, что все его части работают при одинаковых условиях и можно назвать его условным единичным потребителем контроллера (элементом или банкой). Напряжение на одной банке слишком низкое для эффективного использования запасенной энергии. Поэтому определенное количество банок объединяется в батарею аккумуляторов, или  аккумулятор. При сборке аккумуляторов элементы обычно подбирают по параметрам, но со временем их параметры изменяются, и они начинают отличаться друг от друга и поэтому желательно осуществлять раздельный заряд. Таким образом, например, заряжается батарея ноутбука.

Виды контроллеров заряда

Как уже было сказано, простейший контроллер заряда солнечных батарей – это прибор, который отключает источник тока, когда напряжение достигает определенной величины.

Заряд свинцово-кислотных аккумуляторов напряжением 12 Вольт прекращается, когда это напряжение составляет 14,4 Вольт. Уменьшение напряжения до установленной величины вызывает повторное подключение источника тока и далее цикл повторяется.

• Простейший контроллер заряда для солнечных батарей обеспечивает заряд всего на 60 – 70% от емкости аккумулятора, что приводит к постепенному ухудшению его работы, поэтому в настоящее время не выпускается.

• Ко второму типу относятся более совершенные, так называемые “pulse-width modulation” (PWM или ШИМ) контроллеры заряда. Названы так потому, что заключительный этап заряда производится с использованием широтно-импульсной модуляции. Они обеспечивают аккумулятору практически стопроцентный заряд.
• Третий вид – это контроллеры заряда солнечной батареи, которые обеспечивают Слежение за Точкой Максимальной Мощности (MPPT – Maximum Power Point Tracking) альтернативного источника энергии.Управление зарядным током аккумулятора также производится методом широтно-импульсного регулирования. За счет применения МРРТ энергия вырабатывается максимально эффективным способом.

То есть, MPPT-контроллеры не просто обеспечивают полный заряд аккумулятора, но и наиболее эффективный отбор энергии от источника. Эта способность особенно полезна тогда, когда источник по какой-либо причине не может работать на максимальной мощности. И тогда контроллер забирает максимум из возможного количества энергии.