Akkumulátorok töltése

       Az akkumulátorok töltésének célja, hogy az akkumulátorra kapcsolt egyenfeszültség vegyi energiává alakuljon és tárolódjon az akkumulátor belsejében. A töltés elektrokémiai folyamatáról és az akkumulátorok felépítéséről az akkumulátorok című bejegyzésben esik szó. Minden típusú akkumulátort másképp kell tölteni, mert más a felépítése, ezért másképp viselkedik a töltés során. A túltöltést egyik sem bírja, mert az extra energiát nincs hol tárolni, hővé alakul, nyomás keletkezik, több cellás akkumulátoroknál elrepedhetnek a cella elválasztók, szivároghat, lángra lobban vagy fel is robbanhat. 
Az akkumulátor lemerülése vagy töltése közben bekövetkező kémiai és fizikai változások részletei többnyire empirikus megfigyelések mintsem matematikai modellek. A töltési algoritmusok pedig ezek alapján készültek, tehát a töltési feszültségek és áramok amplitúdói és időtartamai, valamint a fázisok sorrendje ellenőrzött kísérletek eredménye.

Ólomsavas akkumulátorok töltése

      Az ólomsavas akkumulátor kisülése során lezajló kémiai reakciók az ólmot (negatív pólus), az ólom-oxidot (pozitív pólus) és az akkumulátorsavat (elektrolitot) szabad elektronokká (elektromos töltéssé), vízzé és ólom-szulfáttá alakítják. Az újratöltés során a töltő a kémiai reakciókat megpróbálja teljesen megfordítani. Az ideális töltő teljesen lebontja az ólom-szulfátokat, és újra ólom-oxiddá, ólommá alakítja őket, majd a vízzel való rekombináció révén újra sav keletkezik anélkül, hogy elveszítené a vizet alkotó hidrogén- és oxigéngázokat. A gázképződés 2,4V töltési cellafeszültség felett indul be, ezért vigyázni kell, hogy a töltő ne töltse huzamosabb ideig ennél magasabb feszültséggel az akkumulátort, különben az elpárolgott savat pótolni kell a károsodás megelőzése érdekében. Bár az AGM akkumulátorok rekombinálják a gázokat, de nem mindet abban az esetben, amikor túl gyorsan képződnek. Ilyenkor megnő a nyomás és egy szelep kiengedi felesleges gázokat.  A gépjárművek generátora által szolgáltatott 14,4V esetén az akkumulátor károsodása még nem valószínű, de megfelelő ahhoz, hogy az akkumulátort feltöltött állapotban tartsa gázképződés nélkül. A generátor elsődlegesen az autó elektromos rendszerének működését biztosítja, az akkumulátor töltése másodlagos, ezért a teljes töltési ciklusokat általában kifejezetten akkumulátortöltőkkel lehet elérni. Azonban ha a gépjárművet rendszeresen használják, akkor a generátor mindig készenlétben tartsa az akkumulátort, hogy indításkor terhelhető legyen.

Egy töltőnek, az alapvető töltés mellett rendelkeznie kell pár alapvető funkcióval:

• Az akkumulátor ellenőrzése: ha az akkumulátor belső ellenállása túl nagy, vagy nincs a töltőben, azaz nem folyik semmilyen áram a töltő kimenetén, azt a töltőnek jeleznie kell. Ha az áram negatív irányba folyik (fordított polaritással csatlakoztatott akkumulátor), akkor a töltőnek azt is jeleznie kell.
• Újjáélesztés (recovery): ha az akkumulátor túl nagy áramot vesz fel, akkor valószínűleg mélykisülés történt, azaz nagyon le volt merítve. Ilyenkor a töltőáramor alacsonyra kell korlátozni és fokozatosan növelni, miközben a feszültségszint éppen akkora, hogy a töltés elinduljon (tehát kicsivel nagyobb a az akkumulátor feszültségénél). Ez a kímélő töltés, ami lehetővé teszi az akkumulátor kémiai reakcióinak lassú helyreállítását anélkül, hogy túlzott terhelésnek tenné ki az akkumulátort. Az áramnövelés üteme és a maximális töltőáram értéke az akkumulátor típusától és kapacitásától függ.

Az akkumulátorokat többféle töltési ciklusban alkalmazzák:

• Teljes lemerítési és töltési ciklus: ebben az alkalmazásban az akkumulátor teljesen lemerül, majd teljesen újratöltődik. Ez segít az akkumulátorok teljes kapacitásának megtartásában. Ilyen alkalmazás pl. a tartalékáramforrás, napenergia tárolás vagy az elektromos járművek, ahol előfordul, hogy az akkumulátor teljesen lemerül.
• Parciális töltési ciklus: az akkumulátort soha nem merül le teljesen, csak részben, mielőtt újratöltődne. Ilyen például tartalékáramforrás, ami előfordul elektromos kisegítésű (hibrid) járművekben, vésztartalék világítási vagy biztonsági rendszerekben.
• Készenléti ciklus: az akkumulátor a folyamatos használatban van, miközben a töltő folyamatosan fenntartja a töltöttségi szintet. Ott forul ez elő, ahol az akkumulátort folyamatosan készenlétben tartják, mint a biztonsági rendszerek, telekommunikációs rendszerek, napenergia rendszerek és egyéb szünetmentes tápegységek. A robbanómotoros gépjárművek is ezt a töltési ciklust alkalmazzák a generátor révén, hogy az akkumulátor mindig kész legyen beindítani a gépjárművet.
• Kiegyenlítő töltési ciklus: A töltő időről időre elvégzi ezt a ciklust, hogy kiegyenlítse az egyes cellák közötti töltöttségi állapotot. Ez segít az egyenletes teljesítmény fenntartásában, különösen több cellás akkumulátorok esetében. A napenergia rendszerekben, elektromos járművekben, tartalékáramforrásokban is használatos ez a töltési ciklus, ahol az évekig használt akkumulátorok cellái között töltöttségi különbségek alakulhatnak ki.
• Több-fázisú ciklus: a külső (nem beépített) töltők többsége ezt alkalmazza, mert itt nem ismert az akkumulátor rendeltetése. Az ilyen töltő bármilyen célra használt akkumulátort kímélve tölt fel.

Az alábbi táblázat pontosabb érétkekkel szolgál a különböző ólomsavas akkumulátorok töltöttésgi szintjéről:

Töltöttség (%)	Folyékony	Zselés	AGM
100%	12.70V	12.85V	12.90V
90%	12.55V	12.70V	12.75V
80%	12.40V	12.55V	12.60V
70%	12.25V	12.40V	12.45V
60%	12.10V	12.25V	12.30V
50%	11.95V	12.10V	12.15V
40%	11.80V	11.95V	12.00V
30%	11.65V	11.80V	11.85V
20%	11.50V	11.65V	11.70V
10%	11.35V	11.50V	11.55V
0%	11.20V	11.35V	11.40V

      Egy lemerült ólomsavas akkumulátor teljes töltési ideje átlagban 16 -24óra. A parciális töltés, rossz feszültséggel való töltés vagy az akkumulátor ritka használata szulfátosodáshoz vezet (kemény ólom-szulfát kristályok képződése), a túltöltés pedig rozsdásodást eredményez (a pozitív elektródalemezek véglegesen oxidálódnak). A túltöltés az elektrolit folyadékot is lebontja, mely során gáz képződik ami elpárolog. Az elektrolit szintje ettől csökken (kevesebb felületen érintkezik a lemezekkel), töményebbé válik és csökken az akkumulátor teljesítménye.

      Ahhoz, hogy a töltéshez szükséges kémiai reakciók beinduljanak, a töltési feszültség nagyobb kell legyen, mint a teljes töltöttségi feszültségszint. Az általános felhasználású ólomsavas akkumulátor töltők általában több-fázisban töltenek. A leggyakoribb fázisok:

1. Alaptöltés (Bulk / Áramgenerátoros / konstans áramú / CC - Constant Current): ebben a fázisban a töltő maximális árammal (az akku névleges áramerősségének 10-20%-ával) tölti az akkumulátort, míg a feszültség fokozatosan növekszik. A töltő itt addig tölt, amíg az akkumulátor eléri a teljes töltöttség 80%-át (V_abs), amit a következő fázis követ. Ha ezt nem éri el egy adott időkorláton belül (pl. 24 óra), akkor lekapcsolja magát az akkumulátorról és hibát jelez.
2. Abszorpciós töltés (Feszültséggenerátoros / konstans feszültségű / CV - Constant Voltage): amint az akkumulátor elér egy meghatározott feszültséget (V_abs), a töltő az abszorpciós fázisba lép. Ebben a fázisban a töltő állandó feszültséget tart az akkumulátoron, amely lehetővé teszi az akkumulátor mélyebb töltését és stabilizálását. Ebbe a fázisba akkor lép a töltő, amikor az akkumulátor már nem tud olyan intenzíven telni (mert már majdnem teljesen feltelt), az akku áramfelvétele pedig folyamatosan csökken és amint elér egy küszöbértéket (I_float), akkor a töltő a következő töltési fázisba lép. Ekkor az akkumulátor 100%-ban felteltnek számít. Ha viszont a töltőáram nem éri el a küszöböt egy adott időn belül (6-8 óra), az annak a jele, hogy a cellákban nem egyenletes a töltöttségi szint. Ebben az esetben a kiegyenlítő töltési fázis kerül sorra.
3. Csepptöltés (Karbantartó / Float Charging / Maintenance): miután az akkumulátor teljesen feltöltődött (100%), a töltő átáll a csepptöltés fázisba. Ebben a fázisban a töltő alacsonyabb feszültséget tart az akkumulátoron, és minimális áramerősséget biztosít, hogy fenntartsa a teljes töltöttségi szintet és megakadályozza a túltöltést. A töltési idő ez esetben korlátlan, hisz ez a fázis nem tölt, csupán fenntartja az aktuális töltöttségi szintet. Ha közben az akkumulátor mégis lejebb merül, akkor a töltő megismétli a töltési fázisokat. Sok esetben ez fázis még az Abszorpciós fázishoz tartozik (Low Absorption Charging), és a Csepptöltés során az áramerősséget a töltő impulzus-szerűen szolgáltatja.
4.  Kiegyenlítő töltés (equalizing): opcionális fázis, félévente vagy évente kell elvégezni, attól függ, hogy a gyártó hány mélykisülési ciklust követően írja elő, vagy amikor a cellákban különbözik az elektrolit összetétele (65% víz és 35% kénsav), ilyenkor ugyanis a cellafeszültségek is különböznek. A kiegyenlítés abból áll, hogy miután az akkumulátor feltelt, a töltő még rajta marad és 5%-al megnöveli a töltőfeszültséget. A töltőáram az áramkorlát 2-5%-a. A kiegyenlítés akkor fejeződik be, ha az elektrolit fajlagos sűrűsége már nem növekszik tovább. Ilyenkor az akkumulátor a lehetséges kapacitásáig telt, amit a sűrűségméréssel lehet igazolni. Fontos megjegyezni, hogy túl gyakori kiegyenlítő töltés hosszú távon károsíthatja az akkumulátor celláit. A töltő általában 10-30 perces időkorlátot enged meg ebben a fázisban, ami ha eltelik átáll csepptöltésre.

Az töltési fázisok diagramja a következő:

Néhány ólomsavas akkumulátor töltő:

• Konstans feszültségű töltő: a leggyakrabban használt töltési módszer. Az akkumulátor cellái osztoznak a töltőfeszültségen, ezért kiegyenlítődik a töltés közöttük. Az induló töltőáram korlátozása fontos, hogy ne károsodjanak a cellák.
• A gépjárművek generátora / alternátora által biztosított töltés is konstans feszültségű töltésnek számít. Éppen ezért az indítóakumulátorokat elég konstans feszültségű töltővel tölteni, ha folyamatos használatban vannak. Az ilyen töltőket konvencionális, vagy gyorstöltőknek is nevezik, példa a német gyártmányú Absaar töltő, ami egy transzformátorból, egy szelén egyenirányítóból és egy ampermérőből áll. Kimenete 13,6V töltés közben.

• Van, hogy két fázisból áll a töltés, ahol az első fázisban a töltő nagyobb feszültséget használ (gyorstöltési fázis), majd a feltelt akkumulátor feszültségszintjét tartja (karbantartási fázis). Erre példa a Battery Fighter (BFS-1210-EN-G) vagy a MotoPwer Battery Maintainer 1000, ahol ampermérő helyett LEDek jelzik a töltöttségi szintet. Kisebb teljesítményű az előzőnél (1A), kimenete 13,6-14,7V közötti. A két fázisú működés annyival jobb az egyfázisúnál, hogy lekapcsolja a töltést amikor az akku eléri a 13,6V-ot (ekkor kapcsol be a „feltelt” LED) és ezen a feszültségszinten marad a töltő kimenete, tehát nem engedi túltölteni az akkumulátort. Ilyen, vagy ehhez hasonló töltőt használnak a kisebb teljesítményű akkumulátorok, mint a fűnyírók, elektromos játékautók, csónak, ATV vagy robogók akkumulátorainak töltésére.

• Intelligens töltő: mikroprocesszorok és szenzorok segítségével pontosan ellenőrzik az akkumulátor töltési állapotát, ezért képesek adaptálódni az akkumulátor állapotához és igényeihez, biztosítva a megfelelő töltést minden helyzetben. Ide tartozik a hőmérséklethez való adaptáció is, ami a legfontosabb tényezők egyike. A hőmérséklet emelkedésével az akkumulátor elektrokémiai aktivitása növekszik, ezért a töltési feszültséget csökkenteni kell a túltöltés elkerülése érdekében. Ezzel szemben a hőmérséklet csökkenésével a töltőfeszültséget növelni kell az alultöltés elkerülése érdekében. A legtöbb töltő ebbe a kategóriába sorolható, amelyik kettőnél több töltési fázissal, vagy több üzemmóddal rendelkezik. Ilyen például az Impulzus üzemmel rendlekező töltő, ami pulzáló töltőáramot alkalmaz, hogy megtörje a lemezeken felhalmozódott szulfát kristályokat.
• Az impulzus üzem általában csak egy üzemmód a többi töltési mód mellett, és nem mindenik intelligens töltő rendelkezik ezzel, ezért külön fel van tüntetve a „Pulse Repair” vagy „Repair-Mode” az ilyen töltőkön. Példa erre a Foxsur FBC1205D töltő, ami hagyományos töltési fázisok mellett (konstans áram, konstans feszültség), tudja az impulzus üzemet a régi akkumulátorok rekondicionálásáshoz.

• Az impulzus üzem általában csak egy üzemmód a többi töltési mód mellett, és nem mindenik intelligens töltő rendelkezik ezzel, ezért külön fel van tüntetve a „Pulse Repair” vagy „Repair-Mode” az ilyen töltőkön. Példa erre a Foxsur FBC1205D töltő, ami hagyományos töltési fázisok mellett (konstans áram, konstans feszültség), tudja az impulzus üzemet a régi akkumulátorok rekondicionálásáshoz.

• Másik példa a Foxsur FBC1207D töltő, ami 7 töltési fázissal rendelkezik: szulfátmentesítés, kezdőtöltés, alaptöltés, abszorpciós töltés, teszt-fázis, kiegyenlítő töltés, csepptöltés. A teszt-fázis alatt dől el, hogy van-e szükség kiegyenlítésre, illetve meg kell-e ismételni valamelyik fázist. A kezdő-töltés pedig arra is jó, hogy csillapodjanak a kémiai reakciók a szulfátmentesítés után.

Ólomsavas akkumulátorok töltése napenergia rendszerekben

       A napenergia rendszerekben az akkumulátor töltéséért a töltésvezérlő (Charge Controller) a felelős. A töltési fázisok lehetnek egyszerűbbek vagy összetettebbek, de minden esetben elengedhetetlen a három fő lépés: alaptöltés, abszorpciós töltés és csepptöltés. A szulfátosodás elkerülése érdekében vigyázni kell arra, hogy az akkumulátor ne maradjon hosszú ideig kisülve, ezért, ha lehetséges, akkor töltésvezérlő külső hálózatról töltse az akkumulátort, mikor nem áll rendelkezésre napenergia.

      A napenergia rendszerekben több sorba és/vagy párhuzamosan kapcsolt akkumulátor szerepelhet, tehát több feszültség és áramerősség alakítható ki a felhasználási igények és a rendszerkövetelmények függvényében.

• Sorba kapcsolt akkumulátorok - nagy feszültségszint, kis áramerősség
• Előnyök:
• magas feszültségszinten kisebb áramerősség mellett is nagy teljesítmény érhető el, ami csökkenti a vezetékveszteségeket. A kábelek hővesztesége az áramerősség négyzetével arányos, így a magasabb feszültség mellett a vezetékek kevésbé melegszenek fel. A vezetékátmérő ezért lehet kisebb és nagyobb távolságokban is kihúzható.
• A magas feszüétségszint és kisebb ármerősség hatékonyabb töltést és kisütést eredményez, mert az akkumulátorok belső ellenállásából eredő veszteségek csökkennek. Minden akkumulátor egyforma ütemben telik és merül (legalább is kezdetben), ezért fontos, hogy egyforma paraméterűek, típusúak, évjáratúak és egyformán használtak legyenek.
• A hálózatba való visszatápláló rendszerek esetén annál hatékonyabb a visszatáplálás, minél magasabb feszültségű a tárolt energia.
• Hátrányok:
• Ha egy akkumulátor meghibásodik, akkor az egész akkumulátor rendszer használhatatlanná válik. Elég ha csak kicsit gyengébb mint a többi (túltöltődik vagy nem telik fel teljesen, lassabban vagy gyorsabban sül ki mint a többi), mert akkor is negatív hatással van rendszer összteljesítményére. Ennek megelőzésére szükség lehet egy töltés/kisülés kiegyenlítő eszközre.
• Párhuzamosan kapcsolt akkumulátorok - kis feszültség, nagy áramerősség
• Előnyök:
• Ha egy akkumulátor meghibásodik, a rendszer nem áll le, mert a többi akkumulátor átveszi a feladatot.
• Minden akkumulátor egyforma feszültséggel telik, így nem tud egyik sem túltöltődni vagy túlságosan lemerülni.
• Hátrányok:
• Vastagabb kábelátmérő szükséges, ezért költségesebb a kábelezése. Vékony kábel használata esetén a kábelek felmelegednek és megnő vezetékveszteség (kábel ellenállásából eredő energiaveszteség).
• Nagy töltőáramra van szükség, ami elméletileg egyenlően eloszlik az akkumulátorok között. A valóságban azonban a töltő és kisütő áram is különbözhet gyártási különbségek vagy a csatlakoztatási pontok eltérő érintkezése miatt, ami hosszú távon egyensúlyhiányt eredményez.
• A rendszer összhatékonysága csökkenhet, ha kisülés során egyes akkumulátorok különböző feszültséget és áramerősséget szolgáltatnak.
• Ha egy akkumulátor csatlakozása felmelegszik, az felmelegíti a többi akkumulátorok csatlakozását is, ami károsíthatja a rendszert.

      Nagyobb teljesítményű rendszerek esetén javasolt a kombinált soros és párhuzamos kapcsolás. Az energiatárolás az akkumulátor kapacitása és feszültsége között a következő: E=QV, ahol E - energia (Joule), Q - kapacitás (Ah), V - feszültség (Volt). Tehát akár kapacitás (párhuzamos kapcsolás), akár a feszültség (soros kapcsolás) nő, az energiatárolási kapacitás is növekedni fog. A kapacitás, áramerősség és feszültség mellett fontos tényező a töltési és kisütési ráta (C-ráta), ami az akkumulátor dokumentációjában található. Az ólomsavas akkumulátorok általában 0,05C vagy C/20, azaz 20 órás töltési és kisütési sebességre vannak méretezve. Ha ennél gyorsabban töltődik vagy sül ki, akkor veszít kapacitásából. Például egy 55Ah akkumulátort 55Ahx0,05C=2,75A áramerősséggel lehet 20 órán át terhelni. Nagyobb vagy kevesebb árammal való terhelés esetén az akkumulátor nem 100%-os kapacitással dolgozik és rövidül az élettartama. A töltési sebesség eltérhet a kisütési sebességtől, sok esetben más C-rátát tűntetnek fel. Általában az akkumulátor névleges kapacitásának 10-20%-ával lehet tölteni, tehát 55Ah esetén legfeljebb 5,5A - 11A áramerősséggel.

      A töltésvezérlő feladata, hogy a napcellákból érkező, ingadozó amplitúdójú egyenáramot stabilizálja és az akkumulátor rendszert a megfelelő feszültséggel és áramerősséggel töltse.

• A legyegyszerűbb de nagyon gyakori típus az impulzus-szélesség (PWM - Pulse Width Modulation) vezérlő, ami a nepcellákból érkező feszültséget szaggatja különböző mértékben. Nem stabilizálja a napcellákból érkező feszültség amplitúdóját, ezért fontos, hogy a napcellák összfeszültsége ne legyen nagyobb az akkumulátor rendszer töltési feszültségénél, különben az impulzusok magas amplitúdója károsíthatja az akkumulátorokat. Ahogy az akkumulátor telik, úgy az impulzusok szélessége egyre keskenyebb lesz, korlátozva ezzel a töltőáramot. Amint az akkumulátor feltelt, a töltésvezérlő nagyon keskeny impulzusokkal folyamatosan fenntartja az töltöttségi szintet. A túlzott lemerülés elkerülése érdekében, ami az ólomsavas akkumulátorok esetén 50%-os töltöttségi szint alatt kezdődik, a töltésvezérlő lekapcsolja az akkumulátorokat a fogyasztóról.
• A nagyobb és igényesebb rendszerekben a maximum teljesítménypont követő (MPPT - Maximum Power Point Tracking) töltésvezérlőt használnak. A maximáls teljesítménypont az a pont az áram-feszültség karakterisztikán, ahol a napelemek a legnagyobb teljesítménnyel tudnak termelni. Alapjában véve a napelemek maximális feszültséget nulla áramerősség mellett, azaz terhelés nélkül (vagy végtelen nagy ellenállássú terheléssel) produkálnak, maximális áramot pedig rövidzárlatban, azaz nulla ellenállsú terheléssel nyújtanak. Egyik véglet sem használható a gyakorlatban, de létezik egy olyan ideális ellenállású terhelés, ahol a az áram és feszültség szorzata maximális. A napelem ekkor nyújtja a maximum teljesítményt. Az MPPT feladata, hogy az napelemeket egy olyan ideális „ellenállással” terhelje, hogy mindig a maximális teljesítményt nyújtsák. Ez a maximumpont függ a napfény mennyiségétől, a napelem hőmérsékletétől és a terhelés elektromos jellemzőitől is, tehát változik, éppen ezért az MPPT-nek is folyamatosan alkalmazkodnia kell, követnie kell az éppen aktuális maximumpontot a napelemekből érkező feszültség és áramerősség figyelése révén. A napelemek terhelésének szabályzását DC-DC konverterrel végzi (pl. buck-boost), ami PWM vezérléssel szabályozza a kimenő feszültséget ami végül a napelemből felvett áramot is módosítja. A valódi terhelést azonban az akkumulátor jelenti, ami töltöttségének és terheltségének függvényében több vagy kevesebb töltőáramot igényel. Telni pedig csak akkor telik, ha a töltőfeszültség nagyobb az akkumulátor aktuális feszültségszintjénél. Az MPPT feladata, hogy a töltőfeszültséget így tartsa akkor is, ha a napelemek feszültsége már nagyon leesett (pl. borús időben). Ilyenkor csökkenti a napelemek terhelését, amitől megnő a töltőfeszültség. Napos időben, mikor a napelemek feszültsége akár meg is haladja a napelemek maximális feszültségértékét, az MPPT ezen a ponton üzemel és megnöveli a napelemek terlhelését, hogy maximális árammal töltse az akkumulátorokat. Tehát úgy szabályozza a DC-DC konverter impulzus szélességét, hogy az akkumulátorok mindig teljenek, illetve a napelemek legnagyobb teljesítménnyel üzemeljenek. A folyamatban fontos szerepet játszik a konverter ki és bemenete közti elektromos izoláció, ami megakadályozza hogy az akkumulátorra kapcsolt terhelés közvetlenül a napelemeket is terhelje. A kimeneten a töltőfeszültség stabilizált attól függetlenül, hogy a napelemből éppen mennyi feszültség érkezik. Az MPPT a PWM töltésvezérlővel ellentétben az akkumulátorok töltési feszültségnél nagyobb bemenő feszültséget is tud szabályozni. Tulajdonképpen minél nagyobb a napelemekből érkező feszültség, annál hatékonyabban tudja kezelni a töltőáramot, hisz annál nagyobb teljesítményt vezérel. Mindezek mellett egyes MPPT töltésvezérlők képesek többszörös maximum teljesítménypontokat is figyelembe venni és átlagértékkel dolgozni. Ilyen nagy területet átfedő napelemeknél fordul elő, ahol különböző szakaszok árnyékba kerülhetnek és a napelemekbe beépített bypass diódák miatt ezek a szakaszok áthidalódnak ahelyett, hogy alacsony áramon üzemelnének. Emiatt több maximum teljesítménypont kialakul, amit a töltésvezérlő végigpásztáz hogy megtalálja azt a pontot ahol a teljesítmény globálisan maximalizálódik, elkerülve valamelyik helyi maximumpont kiválasztását.

Lítium alapú akkumulátorok töltése

      A különböző lítium alapú akkumulátoroknak eltérő töltési és kisütési paramétereik vannak, ami miatt a töltőik is eltérőek lehetnek. Például a lítium-kobalt-oxid (LiCoO2) katóddal rendelkező akkumulátorok általában magasabb töltési feszültségekkel dolgoznak, mint a lítium-vas-foszfát (LiFePO4) típusú akkumulátorok. A leggyakoribb lítium alapú akkumulátorok a következők:

• Li-ion (lítium-ion) akkumulátorok: hordozható elektronikai eszközök (mobiltelefonok, laptopok), elektromos járművek, háztartási energia tárolás (Powerwall vagy teljesítményfal)
• LiPo (lítium-polimer) akkumulátorok: rugalmas akkumulátorok, amelyeket sokszor hajlékony formában lehet kialakítani. Gyakran találkozhatunk velük drónok, modellrepülők, és hordozható elektronikai eszközökben.
• LiFePO4 (lítium-vas-foszfát) akkumulátorok: kiváló a hőállóságuk és a hosszú élettartamuk, így gyakran alkalmazzák ipari és kereskedelmi energiatárolásban, elektromos járművekben és napenergia rendszerekben.
• NMC (nikkel-mangán-kobalt) akkumulátorok: Ezek az akkumulátorok egyensúlyozzák a kapacitás, energia sűrűség és ciklusstabilitás szempontjait, így gyakran használják elektromos járművekben, hordozható elektronikai eszközökben és ipari energia tárolásban.

A következő táblázat a fenti lítium akkumulátorok cellánkénti töltöttségi szintjeit listázza:

Töltöttség (%)	Li-ion	LiPo	LiFePO4	NMC
100% (töltés)	4.3V	4.3V	3.65V	4.3V
100% (pihen)	4.2V	4.2V	3.4V	4.2V
90%	4.15V	4.11V	3.35V	4.1V
80%	4V	4.02V	3.32V	4V
70%	3.9V	3.95V	3.3V	3.95V
60%	3.8V	3.87V	3.27V	3.8V
50%	3.77V	3.84V	3.26V	3.75V
40%	3.7V	3.8V	3.25V	3.7V
30%	3.65V	3.77V	3.22V	3.6V
20%	3.6V	3.73V	3.2V	3.5V
10%	3.2V	3.69V	3V	3V
0%	3V	3.27V	2.5V	2.5V

      A különböző típusú lítium akkumulátorok eltérő akkumulátorfeszültséggel rendelkeznek. Például az NCM akkumulátor pozitív elektródája lítium-nikkel-kobalt-mangán-oxid (LiNiMnCoO2), amely lítiumból, nikkelből, kobaltból és mangánból, míg a negatív elektróda grafitból vagy más szénből áll. A töltési és kisütési folyamat során a lítium-ionok oda-vissza mozognak a pozitív és negatív elektródák között, és az elektrolit közegen keresztül történő töltésátvitel révén elektromos energiát állítanak elő. Az NMC akkumulátorok feszültségtartománya 2,5V és 4,2V között van. A LiFePO4 akkumulátor lítium-vas-foszfátot használ katódanyagként és szenet anódanyagként, névleges feszültsége 3,2V, töltési feszültsége pedig 3,65V-ig mehet. A töltöttségi szint (SOC - State Of Charge) diagram különbözhet ugyanolyan típusú de más gyártmányú cellák esetén is. Az akkumulátorba általában beépítenek egy védőáramkört a zárlat, túltöltés és mélykisütés megakadályozására, hogy többféle töltési alkalmazásban helyt álljon.
      A Li-ion akkumulátor esetében az anód általában valamilyen szénvegyület (pl. grafit), a katód pedig valamilyen lítiumvegyület (pl. lítium-kobalt-oxid), melyeknek karakterisztikája általánosságban hasonlóképp módosul a töltés és kisülés során. A túltöltés vagy gyorstöltés ugyanazon jelenséget eredményezi, azaz szabad (felesleges) lítiumionok jelennek meg az anódon és szabad oxigénatomok a katódon. A szabad oxigénatomok elég kicsik ahhoz, hogy szabadon (töltés nélkül) átvándoroljanak az anód felé, és ott lítium-oxidokká alakuljanak át. A lítium-oxid viszont már kevesebb oxigénatomot tartalmaz, mint amennyi ionizált állapotban volt, így ismét felesleges oxigénatomokról beszélünk. Ha mélykisütjük vagy túl gyorsan merítjük az akkumulátort, akkor az ellenkezője lesz igaz, vagyis a lítium-oxid a katódon fog keletkezni, de kisebb arányban. Az akkumulátor akkor tart a legtovább, ha lassan merítjük le és lassan töltjük fel, mivel ezzel csökkenthető a korrodálódás és az oxidációs folyamatok intenzitása.

A lítium akkumulátorok töltési fázisai különböznek az ólomsavas akkumulátorok töltési fázisaitól. A Li-ion töltési fázisai a következők:

1. Előkondicionálás: mikor a cellafeszültség 3V alá csökken, a cella túl nagy töltőáramot vehet fel, ami miatt túlmelegedik. A töltő ezért a maximális töltőáram 10%-ával és 3V-ig fokozatosan növekvő feszültséggel tölt, hogy előkészítse (kondicionálja) az akkumulátort nagyobb töltőáram befogadására túlmelegedés nélkül. Egyes töltők ebben a fázisban két lépésben emelik a töltőáramot, hogy elkerüljék a túl nagy áramugrást a következő fázis előtt. Sok esetben erre a fázisra nincs is szükség, mert az akkumulátor védőáramköre lekapcsolja a fogyasztót mielőtt az 3V alá merítené a az akkumulátort.
2. Alaptöltés (Bulk / Áramgenerátoros / konstans áramú / CC - Constant Current): a feszültség tovább elemkedik 4.1V-4.2V-ig, míg az áram maximumra ugrik és konstans marad.
3. Abszorpciós töltés (Feszültséggenerátoros / konstans feszültségű / CV - Constant Voltage): amint a feszültség eléri a 4.2V-ot nem nő tovább, hanem tartja a szintet, hogy túl ne töltse az akkumulátort, miközben az áramerősség csökkenni kezd a maximális töltáram 10%-ig. Amint ezt eléri, a töltés véget ért.
4. Utántöltés: ha az akkumulátor a töltőn marad, a töltés befejeztével nincs további karbantartó töltés, hanem az akkumulátor cellafeszültségének függvényében (valahányszor 4V alá esik) a töltő végrehajt egy-egy újratöltést, ami az alaptöltéshez hasonlóan amximális töltőárammal addig tölti az akkumulátort, míg az ismét eléri a 4.2V-os feszültségszintet.

A LiPo, LiFePO4 és NMC akkumulátorok töltési fázisai is ugyanezek, azonban mások a feszültségszintek. Éppen ezért ezek nem tölthetők Li-ion töltővel, hacsak nem szerepelnek töltő kompatibilitási listáján. A maximális töltőfeszültség nagyon kritikus tényező, mert egy 50mV-os túllépés már túltölti az akkumulátort. Bár a LiPo és NMC esetében a töltőnek ki kell kapcsolnia 4.2V-os cellafeszültségnél, viszont a fázisok időtartamai, tehát a növekvő feszültség és csökkenő áramerősség meredekségei nem feltétlenül azonosak. A maximális töltőáram nem a névleges kapacitás 10-20%-a (C/10, C/20) mint az ólomsavas akkumulátoroknál általában, hanem minden lítium akkumulátort típustól és gyártótól függően eltérő C-ráta jellemez. Ami általában jellemző, hogy nem ajánlott egyetlen lítium akkumulátort sem a névleges kapacitásánál (1C-nél) nagyobb áramerősséggel tölteni.

Védőáramkörök (PCM - Protection Circuit Module, kiegyenlítő és BMS - Battery Management System)

     

      A védőáramkör a lítiumcellát védi túltöltés, mélykisülés, rövidzárlat és túlmelegedés ellen. Ólomsavas vagy nikkel alapú akkumulátoroknál ilyesmire nincs szükség, mert azok nem rongálódnak meg túlságosan, ha pár millivolttal túltöltődnek vagy mélykisülnek. Ez egy külön áramkörmodul, ami a cellában, az akkupakkban vagy a töltőben kaphat helyet. A védőáramkör nélküli cellák olcsóbbak, ám ezeket védelemmel rendelkező töltővel szabad tölteni. Hátrányuk, hogy használat során a celláknak semmilyen védelme nincs, hacsak a fogyasztó eszköz nem rendelkezik védőáramkörrel. Az ilyen cellákat általában akkupakkokban használják, ahol egyetlen nagy áramkör védi az összes cellát. (Mikor több lítium cella van sorba kapcsolva, az ideális megoldás továbbra is az, hogy a cellákat egyenként lehessen tölteni. Ezt a módszert balanszolásnak nevezik és azok az akkupakkok, melyek rendelkeznek cellánkénti kivezetéssel, tölthetőek balanszeres töltővel.) Azok a cellák, melyek rendelkeznek PCM-el, általában külön kivezetéssel rendelkeznek.

A védelmet a DW01 integrált áramkör biztosítja, ami külső MOSFET-ekkel kapcsolgatja ki vagy be a cellát. Egy belső feszültségosztóval méri a cellafeszültséget és összehasonlítva egy meghatározott korláttal (4.3V túltöltés, 2.4V mélykisülés) dönti el, hogy lekapcsolja-e a cellát vagy sem. A túláramot egy külön kivezetésen (CS - Current Sense) lévő feszültség mérésével érzékeli, ami ha meghalad egy korlátot (0.15V) egy adott időn belül (10ms), akkor lekapcsolja a cellákat. Párhuzamosan kapcsolt cellák esetén nagyobb áramok is választhatók a MOSFET-ek belső ellenállásának megválasztásával (Pl. 3A esetén 0,15V/(2x3A)=25mΩ). Az egycellás PCM-ek a 8205A kettős MOSFET integrált áramkört tartalmazzák, ami 3A túláram esetén aktiválja a védelmet.

      A védőáramkörök szerepe a sorba kapcsolt cellákat tartalmazó akkupakkok esetében is fontos, mert ott nagy az esély, hogy túlöltődik vagy túlságosan lemerül egy-egy cella a sok töltés-merítés ciklus során. Ebben az esetben a PCM a védelem mellett cellafeszültségszint-kiegyenlítő funkcióra is szükség van, amit balanszálásnak neveznek. A kiegyenlítő vagy balanszer lehet aktív vagy passzív, a kiegyenlítés pedig kétféleképp történhet: lehet a legnagyobb vagy pedig a legkisebb feszültségű cellához is igazítani a többi cella feszültségét, annak függvényében hogy milyen arányban vannak.

• Passzív kiegyenlítők: Ha pl. a kis feszültségű cellák vannnak többségben, akkor sokkal gyorsabb a nagy feszültségű cellákat lemeríteni a kicsik szintjére, főleg akkor, ha nem túl nagy a szintkülönbség. A kis feszültségű cellák feltöltése több időbe telne, hisz a töltés során egyre kevesebb árammal, azaz egyre lassabban telnek. Ezt a típusú kiegyenlítést alsó kiegyenlítésnek (bottom balancing-nak) is nevezik és általában az akkumulátor kisütése során lép működésbe (tehát amikor a cellák nem töltődnek, pl. este vagy borús időben napelemes rendszer esetén).  Ezzel szemben az felső kiegyenlítés (bottom balancing) a töltés utolsó fázisában történik, amikor a cellák már majdnem felteltek. Ekkor a kiegyenlítő a magas feszültségszintű cellákat úgy terheli, hogy azok lassabban teljenek, míg töltésben utolérik őket az alacsony feszültségszintű cellák. A cellák terhelése a passzív kiegyenlítő esetében ellenállásokkal történik, ezért a fölösleges energia hővé alakul. Fontos, hogy töltőáram kisebb legyen az ellenállások kisütőáramánál, hogy a kiegyenlítés működhessen (kükönben nem tudja elég gyorsan kisütni a feltöltött cellákat vagy korlátozni a rajtuok átfolyó áramot).

• Aktív kiegyenlítők: itt sokkal kevesebb az energiaveszteség, valamint a kiegyenlítés is gyorsabb, mert nem rezisztív terheléssel, hanem kapacitív vagy induktív töltéstranszferrel történik. A kiegyenlítő előbb kondenzátorokba és/vagy tekercsekbe irányítja a magasabb feszültségű cellák energiáját, majd innen kapcsolgatja alacsonyabb feszültségű cellákba. Ez történhet töltés és merítés közben is. A energia transzfer ideje nem elhanyagolható, függ a feszültségkülönbségektől és az áramkör topológiájától. A kapacitív transzferű kiegyenlítőnél például ha minden cellához külön kondenzátor tartozik, akkor sokáig tarthat, míg az utolsó cella is feltelik. Ha egyes cellablokkokat áthidal egy-egy kondenzátor, akkor csökken az energia szállításában fontos szerepet játszó impedancia a távoli cellák között, így csökken a kiegyenlítési időtartam is. Persze alkalmazható egyetlen kondenzátor, melyet bármelyik cellára vagy cellablokkra rá lehet kapcsolni amikor szükséges, de ez esetben minden egyes alkalommal fel kell teljen majd kisüljön a cellán, ami időigényes művelet, főleg amikor kicsi a feszültségkülönbség a kondenzátor és a cella között. A transzferidő optimizálható, ha a kapcsolgatás folyamatos a cellák között és mindig ott időz a legtöbbet, ahol a legnagyobb szükség van az utántöltésre. Kondenzátorok és tekercsek / transzformátorok helyett használható DC-DC konverter is, ami sokkal gyorsabban képes átvinni az energiát a töltött cellából, vagy akár a teljes akkupakkból a merült cellába. Fontos megjegzezni, hogy az aktív kiegyenlítők folyamatosan figyelik a cellák töltöttségét, ezért van egy stand-by fogyasztásuk akkor is, ha már a cellák kiegyenlítődtek. Kiegyenlítés közben a kiegyenlítőn világítanak celláknak megfelelő LED-ek, például az 1-2 cellák közti kiegyenlítést jelző LED.

Mind a passzív és aktív kiegyenlítők esetén is szükség van PCM-re vagy BMS-re, mert a kiegyenlítő önmagában nem sok védelmet nyújt a túltöltés, túlmelegedés vagy mélykisülés ellen. Sok BMS rendelkezik beépített, leginkább ellenállásokat alkalmazó kiegyenlítővel, de külső kiegyenlítővel is használhatóak. A BMS ugyanúgy védi a cellákat, mint a PCM, ugyanúgy kiegyenlíti a feszültségszinteket, mint a balanszer, de emellett letilthatja a töltési vagy merítési folyamatot ha hibát észlel.

A BMS osztályozása több szempontból lehetsétges:

• Kiegyenlítővel ellátott vagy kiegyenlítő nélküli BMS:
• A kiegyenlítő nélküli BMS nem rendelkezik nagy teljesítményű ellenállásokkal és kiegyenlítő IC-kkel, ezért kisebb, egyszerűbb és olcsóbb. Figyeli a cellák töltöttségét és lekapcsolja az akkumulátort, ha szükséges.
• A kiegyenlítővel rendelkező BMS rendszerint passzív ellenállásokkal végzi a kiegyenlítést. Mindkét esetben van olyan típus, ami többféle paramétert figyel meg, például a hőmérsékletet és a töltési ciklusokat.
• Topológia szempontból:
• Centralizált: egyetlen központi BMS vezérel több akkupakkot.
• Moduláris: több egyforma BMS osztottan vezérli az akupakkokat miközben információt cserél egymás között. Ezek a rendszerek könnyen bővíthetőek.
• Master/Slave: egy Master (vezér) BMS irányít több Slave BMS-t. A vezér BMS funkciói nem azonosak a vezérelt (Slave) BMS funkcióival.
• Osztott BMS: a BMS csak a vezérlőegységből áll, a szenzorok közvetlenül a cellákon vannak. Ezáltal pontosabb a mérés és a kábelezés sem korlázozott.
• Külső vagy integrált:
• Integrált BMS: közvetlenül a cellák mellett vannak elhelyezve, ami kompaktabb tervezést és kisebb kábelrendszert eredményez.
• Külső BMS: különálló egységek, amelyeket a lítium akkumulátorral összekapcsolnak. Gyakran használnak ilyen BMS-t akkor, amikor a lítium akkumulátorok nagyobb rendszert vagy bankot alkotnak.
• Okos BMS vagy buta BMS: a buta BMS egyedül dolgozik. Az okos ezzel szemben képes kommunikálni más rendszerekkel vagy eszközökkel, például számítógépekkel vagy okostelefonokkal, hogy valós időben nyomon kövessék és vezéreljék az akkumulátor állapotát. Mikrovezérlőt tartalmaz, amin egy szoftver méréseket végez a töltöttségi szintről, egészségi állapotról, kisülési rátákról, stb. és mindezt közli valamilyen kommunikációs interfészen (Bluetooth, RS485, soros port, UART, vagy speciális BMS buszokon, mint az SMBus-on) keresztül. Az üzeneteket feldolgozhatja a töltő vagy a fogyasztó, hogy optimizálja a működési paramétereit, illetve monitorozható a cellák állapota. Az adatokat feldolgozó eszközt okos töltőnek vagy okos fogyasztónak nevezik és külön szabványokon alapul technológiájuk. Egy okos akkumulátorrendszer (SBS - Smart Battery System) kommunikál az operációs rendszerrel, ami energiagazdálkodást végez a hátralévő becsült futási idő és a pontos töltöttségi állapot alapján úgy, hogy szabályozza a töltési sebességet. Az akkumulátorról közölt információk között szerepel a típus, model szám, gyártó, a töltési és kisütési karakterisztikák is.

Mivel az egyszerű BMS-ben nincs töltésvezérlés, hanem csak fizikailag összeköti vagy szétválasztja a töltőt, ezért fontos hogy a töltő képes legyen a megfelelő töltési fázisokon végigjárva tölteni az akkumulátort. A BMS mindegyik cellát figyeli függetlenül attól, hogy rendelkezik-e kiegyenlítővel vagy sem, és ha valamelyik cella eléri a maximális feszültséget (4.35V), akkor lekapcsolja a töltőt. Éppen ezért a töltőfeszültséget a sorba kapcsolt cellák számához kell igazítani (pl. 10db 4.2V-os cella esetén 42V (+ 2V minium, hogy az áram az akku felé follyon). Nem csak a feszültségszint kell megfelelő legyen, de az áramerősséget is korlátozni kell, hogy a kiegyenlítés működjön (a töltőáram kisebb legyen a kiegyenlítő ellenállásainak kisütőáramánál) és hogy túl ne melegedjenek a cellák (figyelembe véve a cellák C-rátáját). Ha mindezt teljesíti egy tápegység, akkor ez a töltési módszer műküdhet amíg az új akkumulátorokkal rendelkező készülék garanciája lejár. Fontos megjegyezni, hogy BMS nem képes döntést hozni a töltőáramról, a teljes töltőáramot rákapcsolja az akkumulátorra, ha a cellafeszültség alacsony. A cellák hosszú élettartamának szempontjából érdemes inkább lítium töltővel táplálni a BMS-t, vagy készíteni saját töltőt olyan speciális integrált áramkörrel, amit kifejezetten lítium cellák töltésére terveztek (pl. RT9503A ami mindhárom töltési fázist tudja, vagy TP4056 két töltési fázissal, illetve több cella esetén BQ24105), hogy a megfelelő feszültség- és áramgörbékkel töltse az akkumulátort.

Az akkupakkokban a sorba kapcsolt cellák általában nem egy, hanem több párhuzamosan kapcsolt cellából állnak. A BMS ezeket továbbra is egy (nagyobb kapacitású) cellának látja. Esetenként feltűnteti, hogy hány soros és párhuzamos kötés lehet például 3S2P esetén 3 sorba 2 párhuzamosan vagy 3S40A esetén 3 cella lehet sorba, párhuzamosan pedig nincs határ, de nem túllépve a 40A-es terhelési korlátot. A párhuzamosan kapcsolt cellák esetén a feszültségek természetes úton egyenlítődnek ki: a magas feszültségszintű cellák feltöltik a kis feszültségszintű cellákat.

Töltők

Akkupakkok esetén az összfeszültség mindig 4,2V többszöröse, tehát a töltő 4,2V, 8,4V, 12,6V, 16,8V, 21V stb. Amint az akkupakkon lévő teljes feszültség megközelíti a töltő beállított feszültségét, a töltő automatikusan csökkenti az áramerősséget, és konstans feszültségű üzemmódba kapcsol. Az áram folyamatosan csökken, miközben a teljes feszültség állandó marad.

Sok esetben, főként házi készítésű akkupakkok esetén töltő helyett szimpla konstans feszültségű tápegységről üzemel BMS. Ebben az esetben a töltés mindig konstans feszültséggel történik, az akkumulátor áramfelvétele kezdetben nagy és  fokozatosan csökken ( = CV töltési fázis). Amennyiben a töltőáram az akkumulátorok kapacitásához van méretezve és a töltőfeszültség az akkupakk feszültsége fölött van pár volttal (ez precízen beállítható pl. a XL4015 alapú CC/CV üzemű DC-DC konverter segítségével), akkor az akkumulátorok biztonságosan feltelnek, de mivel minden töltési ciklus  maximális töltőárammal + feszültséggel indul, ezért az akkumulátorok hamarabb elhasználódnak, mint normál töltés esetén. Kisebb akkupakkoknál (porszívó, elektromos szerszámok és kisebb eszközöknél) ez a megoldás működhet egy darabig, mert annyira nem szembetűnő ha csökken egyes cellák kapcaitása a nem megfelelő töltés miatt, de nagyobb teljesítménynél (elektromos járművek, teljesítményfalak) jobban észlelhető, ha idő előtt csökkenni kezd a kapacitás.

Néhány gyakori alkalmazás:

• 18650 cellatöltő: gyakori méret Li-ion cella esetén a 18650 (18x65mm), amihez a legegyszerűbb töltést (2 fázisban: CC és CV) például a TP4056 IC-t használó modulok illetve több sorbakapcsolt cella esetén a DDTCCRUB modul nyújtja. A legtöbb olcsó vagy házilag készült töltőbe ilyenek vannak. Az intelligens töltők viszont már felismerik a töltőre csatlakoztatott cella típusát (Li-ion, LiFePO4, NiMH, NiCd) a feszültség és a belső ellenállás alapján, majd a megfelelő töltési fázisokat alkalmazzák. Emellett mérik az töltési időt és az áramfelvétel változását, és kijelezik az akkumulátor töltési kapacitását.

• Telefon akku töltése: a telefon töltője (pl. USB töltő vagy vezetéknélküli töltő) nem kezeli a töltési fázisokat, mint az akkumulátortöltő vagy töltésvezérlő. A telefontöltő csak feszültséget és áramot szolgáltat, maga a töltés a telefonba épített töltésvezérlő feladata. Akár a BMS vagy akkumulátortöltő, a telefon sem engedi az akkumulátort teljesen lemerülni vagy túltöltődni. A kijelzőn megjelenített töltöttségi szint mindig a határértékek 10%-án belül van (0% = 10% töltöttség és 100% = 90% töltöttség). A telefon akkumulátora egy cellából áll, ami tartalmazza a védőáramkört, a hőszenzort, valamint rendelkezik egy kommunikációs kivezetéssel (I2C, SMBus adatbusz HDQ porotokollt használva), ami az akkumulátorba épített „üzemanyagmérő” IC-nek (Gas/Fuel Gauge IC, pl. BQ27541) a méréseit továbbítja a processzornak, mint a töltöttségi állapot, kapacitás, impedancia és hátralévő élettartam. Az ilyen akkumulátorok ezért „okos” akkumulátorok, mert a méréseket folyamatosan végzik és fölöslegessé teszik, hogy a processzor mintavételezzen, elemezze a mintákat, majd összehasonlítsa korábbi mintákkal. Ez a része az akkumulátornak nagyon fontos a telefon esetén, mert az operációs rendszer ez alapján végzi az energiagazdálkodást. Ha az akkumulátort lecserélik egy utángyártott változatra, akkor megvan az esély arra, hogy a Gas Gauge IC hibásan küldi az adatokat (nem megfelelő feszültségszint, frekvencia, válaszidő - ami miatt idővel tönkre mehet a GPIO, töltéshibák jelenhetnek meg), vagy pedig statikus adatokat küld. Emiatt nem megfelelően műküdik az energiagazdálkodás és az akkumulátor élettartama is rövidebb lesz. Egyes akkumulátorok nem rendelkeznek a hőszenzor kivezetéssel, mert ezt az információt is HDQ protokollon közlik a processzorral, ami veszélyes lehet hibás Gas Gauge IC esetén, mert processzor nem képes ellenőrzni a hőmérséklet adat helyességét. Vannak telefonok, ahol ez az IC az alaplapon található és régi adati törölhetőek akkucsere után (hogy az új akkut ne a régi karakterisztikák alapján kezelje).

• Laptop akku töltése: hasonlóképp a telefontöltőhöz, a laptop külső hálózati adapterje sem rendelkezik töltésvezérlővel, a töltési fázisokat az laptop belső rendszere kezeli. Az akkumulátor több soros és párhuzamos cellából (sokszor éppen 18650-es cellákból) áll és egy beépített BMS védi a cellákat. A hálózati adapter feszültsége és áramerőssége az akkumulátorhoz van igazítva, amit figyelembe kell venni csere esetén. Az üzemanyagmérő áramkör (Gas Gauge IC, pl. BQ8030) az akkumulátorcsomagba van beépítve, és közvetlenül a lítium akkumulátorhoz kapcsolódik. A kommunikáció a processzorral (I2C / SMB) ugyanúgy történik, mint a telefonok esetén. A védőáramkörök mellett beépített biztosítékok is vannak, amik fizikailag megszakítják az áramkört meghibásodás esetén. A kivezetések száma általában 4-10 között változik, ahol a szélsők a negatív és pozitív terminálok, amik sokszor duplán vannak, hogy nagyobb teljesítményt lehessen átvinni. Befele haladva következnek az adat, termisztor, órajel, jelenlétjelző, kapcsóló, azonosító, stb. kivezetések.

• Drón akkujának töltése: a drónok a Li-ion-nál könnyebb súlyú LiPo akkumulátorokat használják. Bár gyorsabban merülnek, nagyobb áramlöketek leadására képesek. Ezek lehetnek 1 vagy többcellás kivitelűek, amik rendelkeznek a kiegyenlítéshez szükséges kivezetésekkel. Ezek a töltőhöz, illetve az alaplaphoz is csatlakoznak, ami üzem közben monitorozza a cellákat és figyelmeztet, ha valamelyik cella hamarosan lemerül. A hagyományos „buta” BMS használata nem lenne célszerű, mert az figyelmeztetés nélkül lekapcsolná az akkumulátort, akár repülés közben is. Súlya miatt a töltő nem beépített, hanem külön egység, ami töltési fázisokért felelős.

• Gépjárművek (motorbicikli, személygépkocsi) lítium akkujának töltése: a gépjárművek alternátora általában 14.4V feszültséget szolgáltat, ezért a lítium akkumulátorok legalább 3 sorba kapcsolt cellát kell tartalmazzanak, beépített BMS védőáramkörrel. A gépjárművek esetében a cella kémiai összetétele többféle lehet: LMO (lítium mangán-oxid), LCO (lítium kobalt-oxid), NCA (lítium nikkel-kobalt-alumínium-oxid), NMC (lítium nikkel-mangán-kobalt-oxid), LFP (lítium vas-foszfát), LTO (lítium titánium-oxid). Fő előnyük, hogy hosszabb az élettartamuk, különösen a mélykisülések számát tekintve, mert kevésbé érzékenyek a ciklusok gyakoriságára és mélységére. Emellett gyorsabban telnek, tovább tartják a töltést, nem korrodálódnak, nem igényelnek karbantartást. Fő hátrányuk, hogy hidegben (5C alatt) nehezen töltődnek és kapacitásuk is csökken az anód csökkent diffúziós sebessége miatt. A töltési fázisok szabályzásáért és a cellák kiegyenlítéséért egy beépített okos BMS felelős.

• Szünetmentes tápegység lítium akkujának töltése: általában Li-ion vagy LiFePO4 (LFP) akkumulátort használnak. Többféle feszültségszint alkalmazható, általában 12V-os akkumulátorok többszöröse, mely mindegyike rendelkezik BMS-sel. A töltésvezérlés az UPS-ben történik egy okos BMS révén, ezért ha egy eredetileg ólomsavas meghajtású UPS-ben történik azt akkumulátorcsere lítium akkumulátorra, akkor szükséges a BMS újraállítása is, hogy helyesen monitorozzon és töltsön.

• Napenergia rendszerek lítium akkumulátorainak töltése: az akkumulátorok LFP, NMC, LCO típusúak általában. A töltési fázisokat a töltésvezérlő (MPPT) végzi. PWM vezérlő nem javasolt, mert mikor az akkuba épített BMS lekapcsol, a töltésvezérlőn csak a szolár bemenet marad és terhelés nélkül tönkremehet az eszköz, vagy a terhelésre túl nagy feszültség juthat. Az MPPT-nél a stabilizátorok miatt ez nem fordulhat elő, de ebben az esetben is csak akkor működik biztonságosan, ha a töltésvezélrő kompatibilis lítium akkumulátorral, vagy állítható a töltési fázisok feszültsége, árama és kikapcsolható az ólomsavas akkumulátoroknál használt hőmérséklet-kompenzáció és kiegyenlítő funkció.

• Teljesítményfalak töltése: napenergia rendszerekez vagy tartalék energiatárólónak (szünetmentes tápnak) tervezték. Külön BMS-t és töltésvezérlőt tartalmaznak a töltési fázisok vezérléséhez.
• A Tesla PowerWall (5-8kW) esetében a bemenet lehet egyenáram (napenergiás rendszerekben) vagy váltóáram (tartalék energiatároló). Ez utóbbinál egy beépített inverter konvertálja egyenárammá a bemenetet az akkumulátoroknak megfelelő feszültségszintre. Ettől még kis veszteség mellett használható a napenergiás rendszerekben is, hisz bármilyen más inverter kimenetével összakapcsolható. A cellák NMC típusúak 18650 vagy 2170 mérettel, pakkokba rendezve. Folyadékos hűtést használ a melegedő cellák hűtésére és a hőkezelő rendszere lehetővé teszi télen az 5C hőmérséklet alatti töltést is, fűtve a cellákat az elektromos hálózatról.
• A házi készítésű teljesítményfalak általában újrahasznosított Li-ion cellákból (18650) készülnek, amik a teljesítmény függvényében nagy párhuzamosan kapcsolt csoportokba vannak rendezve és ezek sorba kapcsolva, amit egy központi okos BMS vezérel. Ugyanez kezeli a töltési fázisokat is.