Baterias de lítio 3: Proteção do equipamento e tripulação
Qualquer bateria é potencialmente perigosa ! Mesmo se as baterias de lítio (LiFePo4) são a mais segura das baterias de lítio (e talvez mesmo presente menos risco do que o chumbo da bateria), Eles podem ser facilmente destruídos e/ou ser perigoso em certas situações extremas...
Desde que escrevi este artigo desenvolvi um BMS que atende exatamente às necessidades de proteção e longevidade de uma bateria de lítio para energia de um local isolado (barco, carro de acampamento, casa, local industrial). A pedido de amigos navegadores eu industrializado. Agora está à venda no meu site: https://www.taobms.com
Além de uma instalação elétrica e configurações de sistema devidamente projetadas para operar com boas margens de segurança, é essencial tomar algumas precauções, a fim de proteger as próprias baterias, instalação elétrica, o barco e tripulação…
Neste artigo começarei com uma rápida revisão do projeto e operação de uma célula de lítio, a fim de entender melhor seu modo de deterioração e os riscos associados.. Então, das condições ideais de uso das baterias, Vou rever os meios a serem implementados : Bms (Fazenda do Sistema de Gestão), fusível, disjuntor, circuitos de controle alternador, carregadores solares e outros carregadores, alarmes…
Parece complexo para você. ?… Não entre em pânico. !
Se o que é exposto neste artigo parece complexo e desanimador, não entre em pânico ! Seria uma pena não perseverar no caminho do lítio e seus muitos benefícios, pois esses conceitos e dicas são realmente bastante básicos para um eletricista marinho.. Requer um pouco de cuidado, o método e escolhas criteriosas para ter uma instalação de alto desempenho que será esquecido. Não hesite em obter conselhos e apoio de um profissional que tenha uma experiência sólida no projeto e instalação de sistemas de baterias de lítio. Os poucos euros que você vai gastar será um bom investimento.
Estrutura de uma bateria de lítio
Como em uma bateria de chumbo-ácido, a bateria de lítio consiste em placas positivas, placas negativas e um eletrólito. As placas de uma bateria de lítio são porosas e absorvem totalmente o eletrólito para que não haja líquido na bateria. Mas ao contrário da bateria de chumbo-ácido onde o carregamento e o descarregamento levam a reações químicas que transformam seus componentes., em uma bateria de lítio a carga e descarga são feitas pelo deslocamento de íons de lítio de uma placa para outra.
Quando a bateria carrega, Íons de lítio migram para o eletrólito para se inserirem na estrutura de carbono do eletrodo negativo enquanto o eletrodo positivo (LiFePo4) esgota em lítio para deixar apenas a estrutura cristalina FePo4. Inversamente, durante a descarga, íons de lítio deixam a estrutura de carbono do eletrodo negativo, migrar para o eletrólito e voltar a inserir na estrutura cristalina do eletrodo positivo para reformar LiFePo4.
Os componentes de uma bateria de lítio são muito estáveis e, em um mundo perfeito, sem ser substituído por esse processo de "inserção"… Mas outros fenômenos podem ocorrer e deteriorar a bateria mais ou menos rapidamente.
Modos de deterioração de uma bateria de lítio :
1 – SEI – Sólido / Interface eletrólito :
Uma camada de "Interface" (Sei), entre o eletrólito e as placas, é formado por reação química quando a bateria é fabricada. Esta camada "SEI" contribui para a estabilização química da bateria… Mas com o tempo essa camada continua a crescer até que se torne prejudicial ao bom funcionamento da bateria.. Em alta temperatura esta camada cresce mais rápido.
Por isso, é imperativo proteger as baterias de lítio das altas temperaturas.. O ideal é mantê-los entre 15° C e 25°C.
2 – Revestimento de lítio
É um fenômeno pelo qual o lítio sólido (metal) formas no eletrodo negativo. Ocorre quando o processo de inserção é perturbado. Sua origem está ligada ao mau gerenciamento de baterias e reduz irreversivelmente sua capacidade. Algumas situações conhecidas que promovem a formação de lítio sólido :
- Corrente de carregamento muito alta : quando a corrente de carregamento é maior do que a capacidade de absorção do lítio pelo ânodo, metal de lítio se instala sobre ele. Recomenda-se não exceder uma corrente de carregamento de 0,3C (30A para uma bateria de 100Ah)
- Carregamento de baixa temperatura : Quando a temperatura está perto ou abaixo de 0°C, a capacidade do lítio de absorver pelo ânodo é muito reduzida. Uma corrente de carregamento aceitável a 20°C deteriorará a bateria a baixas temperaturas.
- Carregamento no modo "Flutuar" : Continue carregando uma bateria uma vez que ela está em 100% SOC forçará o deslocamento de todos os íons de lítio para o eletrodo de carbono, se eles podem se encaixar ou não. Lítio que não pode ser absorvido pelo eletrodo vai se estabelecer sobre ele na forma de metal. Portanto, é imperativo parar todo o carregamento uma vez que a bateria tenha atingido 100% SOC.
3 – Surto e sobrecarga
Esta é a principal causa de destruição de uma bateria de lítio… mais ou menos rápido, dependendo da frequência e níveis de surto / Sobrecarga.
- Uma tensão de 13,6 Volt (3,4 volts por célula) é suficiente para carregar a bateria para perto de 100% SOC – a fase de absorção é apenas um pouco longa. Uma tensão acima 13,6 volts aplicados a uma bateria já carregada irá sobrecarregar a bateria e danificá-la mesmo que a corrente de carregamento seja quase zero. Quanto maior a tensão, quanto mais rápido este fenômeno é.
- Na prática, uma tensão de carregamento de 13,8 Volt (3,45 volts por célula) permite que você carregue rapidamente perto de 100% SOC. Mas é imprescindível parar de carregar assim que a corrente de carregamento cair abaixo de 0,033C (3,3 amperes para um parque de 100Ah).
- Qualquer tensão acima desses níveis danificará a bateria e acima 17,2 Volt (4,3 volts por célula) o eletrólito se decomporá em gás que aumentará a pressão na bateria até que ele se deforme e eventualmente pegue fogo..
4 -Descarga de funda demais
- Se uma célula LiFePo4 for descarregada abaixo 2,0 volts a polaridade vai de repente reverter eo ânodo de cobre vai dissolver no eletrólito. Ao recarregar o cobre dissolvido no eletrólito precipita e se instala na superfície do cátodo na forma de cristais afiados. Isso pode perfurar o separador fino entre os eletrodos e criar um curto-circuito.
- Quando várias células são conectadas em série e uma das células é totalmente descarregada antes das outras, a corrente vai reverter nesta célula… o que vai destruí-lo. Se recarregado, pode pegar fogo. Descarte uma célula com uma tensão colapsada – nunca tente recarregá-la.
- Portanto, é imperativo medir as tensões no nível de cada célula. Uma medição da tensão do parque de baterias não é suficiente !
5 – Causas externas
- Baterias de lítio são altamente resistentes e representam pouco risco. Mesmo se você perfurar uma célula empurrando um prego perpendicular para as placas, isso vai criar um curto-circuito único, dar calor e um monte de gás, mas não será suficiente para que ele pegue fogo.
- Por outro lado, um impacto muito violento ou esmagamento na periferia das placas poderia colocar as placas em curto-circuito sobre uma área maior, o que pode causar superaquecimento e fuga térmica.
- A corrente de curto-circuito de uma bateria de lítio pode facilmente exceder 20 a 30C (de qualquer 8 000 para 12 000 Amplificadores para um parque de 400Ah). Embora os testes do fabricante mostrem que isso não é suficiente para explodir ou pegar fogo em uma bateria em bom estado., Eu deixo você imaginar o que ele vai fazer com a chave plana caiu sobre as cápsulas !
6 – Fuga térmica
É difícil. (mas não impossível) causar uma bateria de lítio para pegar fogo. Quando isso acontece, as temperaturas são tais que o metal e o vidro podem derreter.
A fuga térmica ocorre quando a temperatura interna atinge 200°C (outros tipos de lítio – baterias de cobalto, níquel, manganésio… – têm maiores densidades energéticas e temperaturas de fuga térmica mais baixas). É uma reação química com a liberação de oxigênio do cátodo (LiFePo4) e uma liberação muito forte de calor.
Sobrecarregar a bateria danificará a bateria a ponto de destruí-la, mas isso é improvável de criar calor suficiente para desencadear fuga térmica.
Mesmo sem atingir a fuga térmica, uma bateria que aqueceu e/ou mostra sinais externos de deterioração (concha inchada ou dividida) sofreu danos internos graves nas placas e/ou eletrólitos que vaporizaram. Em nenhuma circunstância deve ser recarregado sem correr riscos graves.
7 – Fim da vida
Enquanto algumas instalações estão no local há cerca de dez anos, Não encontrei nenhum relatório de que uma bateria corretamente usado em uma aplicação marinha chegou ao fim de sua vida.
Parâmetros para o uso de uma bateria de lítio de 12 Volt :
Cerca de dez anos atrás, precursores só tinham especificações dos fabricantes para guiá-los no uso de baterias de lítio. Com o tempo, com o acúmulo de experiência e baterias danificadas, esses usuários experientes recomendam reduzir a tensão de carregamento e aumentar a tensão sob a qual não se deve descer.
Aqui está uma compilação dos valores aos quais esses usuários de longa data (LiFePo4 como uma bateria de serviço em um veleiro) parecem convergir para evitar estressar a bateria de lítio e maximizar sua expectativa de vida… independentemente do fabricante das baterias LiFePo4.
Ótimo para carregamento e descarga :
- Tensão de carregamento 13.80V (3,45 V/célula)
- Corrente de carregamento < 0,3C (120A para um parque de 400Ah)
- Corrente de parada de carregamento 0.03C (12A para um parque de 400Ah)
- Sem carregamento no modo "Flutuar" (ou limitado a 13.2V se não houver escolha)
- Corrente de descarga < 0,3C
- Tensão mínima de descarga 12,80V (3,20 V/célula)
- SOC 10% para 90%
- Temperatura ambiente de 15°C a 25°C
Limites máximos não excedidos :
Note que esses valores são extremos que nunca devem ser ultrapassados.. Exceder os valores ideais mencionados acima pode danificar irreversivelmente a bateria e reduzir seu desempenho..
- Tensão máxima de carga 14.60V (3,65 V/célula)
- Corrente de carregamento de 1C a 2C (400A a 800A para uma frota de 400Ah)
- Temperatura de carregamento de 0°C a 45°C
- Corrente de descarga de 2C a 3C (800A em 1200A para uma frota de 400Ah)
- Tensão mínima de descarga 12,60V (3,15 V/célula)
- Temperatura de descarga -20°C a 55°C
Cuidado com as especificações dadas pelos fabricantes !
Fabricantes de baterias de lítio (LiFePo4) todos indicam valores que são um pouco diferentes um do outro, mas ainda bem acima desses valores ideais (mas para uso em um veículo elétrico com carregamento rápido e descarregamento). Alguns atribuem o envelhecimento precoce de suas baterias ao uso dos valores recomendados pelos fabricantes
Curiosamente, as especificações dadas pelos fabricantes de reguladores de bateria e carga são praticamente "compatíveis" com os parâmetros de carga das baterias de chumbo-ácido.… de modo que, do seu ponto de vista, poderíamos substituir diretamente uma bateria de chumbo-ácido por uma bateria de lítio ! É certo que nessas condições a conversão ao lítio é simples… e vendas mais fáceis. Cabe a você ver em quem confia.…
Um fabricante sério como Victron recomenda, por suas baterias de lítio (LiFePo4), parâmetros bem acima desses valores ideais (Tensão de carregamento entre 14V e 15V / Flutuar 13.6V / Temperatura de operação entre -20°C e 50°C).
Esses valores poderiam levar ao envelhecimento precoce e à destruição das baterias LiFePo4? ? Talvez essas baterias usem uma tecnologia ligeiramente diferente e/ou há outros sistemas de controle dentro da caixa azul ? Se alguém tiver alguma informação sobre isso…
Receita para uma instalação segura e sustentável :
Para usar uma bateria de lítio em condições ideais e maximizar sua vida útil é necessário :
- Projete a instalação e programe os sistemas de carregamento para esses valores ideais
E no caso de um sistema falhar… ou durante o erro humano :
- Configure alarmes e ações corretivas ao desviar-se dos valores ideais (que é provavelmente um sinal de uma configuração errada ou mau funcionamento de um sistema de carregamento)
- Desconecte a bateria se valores extremos forem atingidos (o que é um sinal de uma falha de um ou mais sistemas)
Sistemas de proteção
Além de um fusível, o coração do sistema de proteção é o BMS (Sistema de gerenciamento de bateria).
Fusível
Seu papel é proteger os cabos em caso de curto-circuito. Deve ser colocado o mais perto possível da bateria.
Vimos que a corrente de curto-circuito de uma bateria de lítio pode exceder 8kA e é suficiente que a resistência dos cabos e conexões seja menor que 1,7 milióhms para obter tal corrente sob 13,3 Volt. Isso é bem possível se o curto-circuito estiver perto da bateria (um cabo de 50mm2 tem uma resistência de 0,3 milióhms por metro) e que as conexões são bem feitas com resistores de baixo contato da ordem de algumas dezenas de microohms. Por isso, é importante que a capacidade de corte do fusível seja maior que 8kA.
- FUSÍVEL ANL 250A – Capacidade de corte de 6kAUm fusível ANL tem uma capacidade de corte da ordem de 6kA e se a corrente é maior há o risco de formação de um arco elétrico em torno do fusível e que o circuito não é cortado.
- Fusível classe T 400A – Capacidade de corte de 20kAUm fusível "Classe T" tem uma capacidade de corte de 20 kA e parece-me ser uma escolha melhor. O fusível deve ser dimensionado de modo a ter margem se vários grandes consumidores estão operando ao mesmo tempo (molinete, Guincho elétrico, desalinator, conversor…). Para minha aplicação instalei um fusível "Classe T" de 400A.
- Pense em ter um fusível sobressalente…
Bms (Sistema de gerenciamento de bateria)
O BMS é uma unidade eletrônica que protege sua bateria de uma onda de energia, subvoltage, uma temperatura muito alta e um desequilíbrio entre as células.
O BMS monitora a temperatura da bateria e as tensões em cada célula. Dependendo do defeito observado o BMS :
- ocasionalmente multidões fora de uma cela para evitar sobrecarga (balanceamento)
- aciona alarmes
- desconecta sistemas de carregamento ou consumidores através de relés de corte
- e no último limite desconecta a bateria através de um relé de corte geral
MUITO IMPORTANTE :
O BMS não é o sistema que controla a carga da bateria conectando e cortando os sistemas de carregamento em diferentes níveis. Os sistemas de carregamento devem ser programados para carregar a bateria em condições ideais e o BMS intervém apenas em caso de falha desses sistemas.
Há três componentes em um BMS :
- um circuito de medição BMS para cada célula (ou grupo de células em paralelo – é preciso quatro para uma bateria de 12 Volt)
- um circuito central de BMS que coleta informações de cada célula e em caso de anomalia dispara sirenes, controle de relé…
- Sirenes, retransmitir, solenoides e outros meios para realizar as ações controladas pelo circuito central de BMS
Instalei uma BMS fabricada pela CleanPowerAuto LLC nos EUA : HPS BMS. Mas esta empresa foi comprada por um integrador de baterias de lítio e este BMS não é mais comercializado de forma independente.. Não há mais suporte ou possibilidade de compra de componentes de substituição. Então, em breve estarei procurando por outro BMS para substituí-lo. Se você tem experiência com outros BMS, Eu sou um tomador !
Balanceamento celular :
Embora o conceito seja atraente, a função de "balanceamento" oferecida por muitos BMS é muitas vezes inútil em nossas aplicações de baixa corrente (0,3C) e se respeitarmos as tensões ideais mencionadas acima :
- Todos os artigos e feedbacks que encontrei indicam que, nestes Termos de Uso, se as células de uma bateria são adequadamente equilibradas antes do comissionamento, elas permanecem equilibradas após várias centenas de ciclos.
- O balanceamento "automático" é feito no final da carga. Se uma das células está "cheia" antes das outras, ela é desviada redirecionando uma pequena parte da corrente para uma resistência de baixo valor
- Para o HousePower BMS, a tensão de onde uma célula é desviada é 3,55 volts e como a carga desta célula não é completamente parado, sua tensão continua a subir… esta função, portanto, não é totalmente eficaz na proteção da bateria.
- Com uma tensão máxima de carregamento de 13,8 Volt (3,45 volts por célula), tensão shunt de 3,55 volts não será alcançado a menos que o regulador de carga falha.
- Equilibrar as células de uma bateria de lítio será coberto em um artigo futuro.
Tensões de aviso e alarme :
Um BMS geralmente tem vários níveis de acionamento de alarme e acionamento do relé, dependendo da tensão na bateria e/ou em cada célula. Para o HousePower BMS esses níveis são fixos (outros BMS são totalmente programáveis) :
1 – Tensão da bateria :
- => 14,4V para mais do que 10 Segundos (3,6 V/célula) – Aviso de alta tensão (HVC / Corte de alta tensão) : Sinal / brilhante + desconectando sistemas de carregamento
- <= 11,6V para mais de 10 Segundos (2,9 V/célula) – Aviso de baixa tensão (LVC / Corte de baixa tensão) : Sinal / brilhante + desconectando os consumidores
- HCV e LVC são automaticamente cancelados quando a tensão retorna a um nível aceitável (13,80V para HVC e 12,40V para LVC)
2 – Tensão de cada célula (ou grupo de células em paralelo)
- => 3,65V – Alarme de alta tensão (HVA / Alarme de alta tensão) : como HVC + desconexão da bateria de lítio se o defeito persistir mais do que 60 Segundos
- <= 2,6V – Baixa tensão de alarme (LVA / Alarme de baixa tensão) : como LVC + desconexão da bateria de lítio se o defeito persistir mais do que 60 Segundos
- A intervenção manual é necessária para reconectar a bateria após um HVA ou LVA (isso corrige a causa do defeito)
O que eu espero de um BMS
O HousePower BMS é bastante simples e oferece boa proteção para a minha bateria. Como eu vou prospectar para um novo BMS, aqui estão as características que eu estou procurando :
- Quatro níveis de segurança na tensão (aviso e alarme, superior e inferior) com uma saída de controle de relé para cada
- Todas as tensões de aviso e alarme medidas em cada célula
- Todas as tensões de aviso e alarme programáveis
- Sensor de temperatura da bateria com aviso programável e disparo de alarme
- Capacidade de controlar diretamente victron MultiPlus carregador-inversor e carregador solar VICTRON MPPT
As tensões de aviso e alarme que parecem apropriadas para minha instalação :
Célula | Bateria | |
HVA : alarme alto – isolamento da bateria | 3,65V | 14,6V |
HVC : aviso superior – desligando carregadores | 3,55V | 14,2V |
LVC : baixo aviso – desconexão do consumidor | 3,20V | 12,8V |
LVA : alarme baixo – isolamento da bateria | 3,15V | 12,6V |
Cabeamento da BMS e seus periféricos
Agora que temos um BMS que detecta situações anormais, ele deve ser cercado pelos meios para agir de acordo com essas situações :
- Desconectar sistemas de carregamento (HVC)
- Desconectar consumidores (LVC)
- Isole a bateria (HVA e LVA)
CleanAuto Power LLC HousePower BMS Wiring
O BMS vai dirigir relés de tamanho correto para cortar os vários circuitos de carregamento (HVC), de consumo (LVC) e também para isolar a bateria em último recurso (HVA e LVA). A topologia "prato de espaguete" encontrada em muitos veleiros nem sempre é a mais adequada para uma instalação eficiente de BMS..
Uma análise do existente e, portanto, necessário com possivelmente uma reconfiguração da fiação.
Topologia com separação de ônibus de carga e consumo :
Uma boa prática para uma instalação elétrica no veleiro é ter dois "Ônibus" positivos. Um "Bus" de carregamento ao qual todos os sistemas de carregamento estão conectados e um "Bus" de consumo para tudo o que consome atual.
Desta forma, os sistemas de carregamento podem ser desconectados sem perturbar o resto do sistema e vice-versa.
Você vai notar, coisa muito importante, que apenas dois fios estão conectados à bateria de lítio (mais possivelmente a sonda de tensão do controlador de bateria). Todas as conexões são feitas nos diferentes ônibus.
Isso nem sempre é possível, porque se, Como eu, você tem um carregador Victron MultiPlus-inversor, com um único cabo que o conecta à bateria, esta estratégia tem liderança na asa. Mas, no entanto, é desejável abordá-lo.
Esta é a teoria porque só essa topologia não é suficiente. Realmente…
Um alternador não pode ser desconectado da bateria que carrega
sem precauções especiais, sob pena de destruí-lo !
Outros tipos de reguladores (turbina de vento, pwm solar…) também pode ser destruído e/ou enviar tensões excessivas se desconectadas sob carga. Por isso, é necessário refletir sobre o impacto dessas diferentes ações sobre os produtores de energia elétrica e seus sistemas regulatórios..
Eu detalho aqui duas abordagens possíveis :
1 – Desconectando-se de cada carregador :
Uma primeira abordagem é usar a saída "Aviso de Alta Tensão" (HVC) do BMS para controlar a desconexão de cada sistema de carregamento de acordo com suas especificidades e recomendação do fabricante.
- Alternadores : A maneira de parar a produção de um alternador é cortar seu campo. Para isso você deve ter acesso a este segmento… e, portanto, ter um alternador com regulador externo simplifica o trabalho
- Carregadores solares, turbinas eólicas e hidroes geradores : Por exemplo, desligar um carregador solar é preferível se você cortar o circuito entre os painéis solares e o regulador…
- Sistemas de carregamento "avançados" : Cada vez mais fabricantes fornecem uma saída para controlar a etapa / parar o carregador. Ou com dois filhos., ou através de um barramento de dados.
2 – Bateria de chumbo-ácido em paralelo :
Outra abordagem é manter uma bateria de chumbo-ácido em paralelo com a bateria de lítio. (conectado ao Ônibus de Carregamento).
Quando o relé HVC se abre para desconectar a bateria de lítio do ônibus de carregamento, sistemas de carregamento sempre têm uma bateria para carregar e não são perturbados. É importante ter as sondas de tensão dos sistemas de carregamento conectadas após o relé para que o regulamento de carga seja feito corretamente quando o relé estiver aberto.
A bateria de chumbo-ácido estará sempre cheia porque é permanentemente carregada no modo "Float" entre 13.2V e 13.8V. Dificilmente contribui para a capacidade do parque de baterias Service porque sua tensão é sempre menor que a da bateria de lítio. A desvantagem é que alguma energia é perdida para manter a bateria carregada no modo "Flutuar".. Esta bateria adiciona peso "morto" e seria interessante ver se a bateria do motor pode ser usada para este fim…
Cabeamento BMS em TAO
Cada instalação existente é diferente e não seria econômico substituir tudo (exceto talvez se o existente é uma topologia "prato de espaguete";-). Portanto, é necessário entender o que existe (fazer diagramas elétricos se eles não existem) e, em seguida, projetar a nova instalação (equipamento, cabeamento e programação) levando em conta princípios simples :
- Seja simples e não hesite em remover o que é inútil.
- Leve em conta como gerenciamos (ou gerenciar) energia no barco
- Decida sobre o equipamento a ser substituído e sua programação
- Analisar riscos, decidir sobre a proteção desejada (quanto a uma apólice de seguro)
- Projete a nova instalação e documente-a com diagramas elétricos
Vivemos permanentemente na TAO e nossa maneira de gerar e usar eletricidade guiou nossas escolhas para implementar proteções de bateria. :
- Eu quero ser capaz de desligar todos os sistemas de carregamento manualmente.
- Eu gostaria que os painéis solares pudessem ser parados pelo BMS como nem sempre estamos no barco quando eles carregam a bateria.
- Eu gostaria que os alternadores pudessem ser parados pelo BMS porque em longas navegação de motor, menos vigilância.
- O carregador de doca só é raramente usado com o conjunto gerador (nunca conectado à rede elétrica de uma doca) e sempre quando estamos a bordo. Decidi não dirigir pela BMS., mas para configurar alertas de som na menor deriva de tensões.
- Os grandes consumidores de energia são os windlass, o guincho elétrico e o conversor de 220V para alimentar o desalinator. Eu fiz a escolha de não controlar sua desconexão pelo BMS porque estamos sempre a bordo quando eles estão trabalhando e pode cortá-los manualmente se um alerta sonoro precoce ocorrer. Além disso, se o SOC é menor que 25% ligamos o conjunto gerador quando usamos um grande consumidor.
- Todos os comandos estão na mesa de cartas e são de fácil acesso : on/off do conversor, start-up do conjunto gerador, desligamento manual de alternadores e painéis solares.
- Se a tensão de uma célula atingir um valor extremo, Eu quero que a bateria seja isolada desconectando-a de todos os circuitos.
- Quando o barco é deixado por um longo tempo sem ninguém a bordo, a bateria de lítio é carregada em 50% e completamente desconectado de qualquer circuito (incluindo o BMS que durante um longo período de tempo poderia esvaziá-lo).
1 – Primeira linha de proteção : Alertas sonoros antecipados
Um controlador de bateria (Victron BMV702) é instalado com alarmes sonoros de baixa e alta tensão, definir mais conservadoramente do que os avisos BMS HVC e LVC. Isso nos permite reagir manualmente antes que o BMS intervenha..
O alerta sonoro é acionado se a tensão da bateria estiver ligeiramente fora dos valores ideais mencionados acima (menos de 11,8V ou superior a 14,1V). Nada sério para a bateria, mas é um sinal de que um componente do nosso sistema não está funcionando normalmente e podemos corrigi-lo antes que ele piore..
2 – Segunda linha de proteção : Aviso audível / desligando carregadores
Se a tensão da bateria flutuar um pouco mais, sem, no entanto, atingir um nível que poderia danificar a bateria do BMS…
- Aciona um aviso sonoro se a tensão da bateria estiver
uma) menor ou igual a 11,6V
b) maior ou igual a 14.4V
- Pára os alternadores e o carregamento solar se a tensão da bateria for maior ou igual a 14,4 V
-
- Alternadores : relé para cortar o campo de cada alternador
- Solar : Relé entre painéis e regulador (800W em 60V / ou seja, uma corrente máxima de 14A)
Note que eu posso controlar manualmente por um interruptor os relés que cortam alternadores e painéis solares. Isso me permite parar de carregar quando as baterias estiverem cheias e reiniciá-las quando o SOC estiver abaixo 30%.
3 – Terceira linha de proteção : Isolamento da bateria
Se a tensão de uma célula se aproxima de um nível crítico (menos de 2.6V ou maior que 3.65V) o BMS controla um solenoide que isola a bateria.
Este solenoide também pode ser controlado manualmente para manutenção.
Existe o risco de o HVA intervir antes do HVC porque os alternadores e o controlador solar não seriam parados antes de serem desconectados da bateria.. Para que isso aconteça, uma célula teria que estar em 3,65V, enquanto as outras estão em 3,55V, ou seja, um desequilíbrio de 0,1V entre as células.
Para limitar esse risco, A cada dois meses eu verifico a tensão de cada célula em 100% SOC. Em nove meses, a diferença de tensão máxima entre as células é de 0,007V. Eu não estou preocupado.
Fiação detalhada do BMS no CAT
Próximo Post : Carregamento de baterias de lítio
Outros artigos sobre baterias de lítio:
Menu de… Prática > Técnica > Lítio
Olá eu quero instalar 4 Baterias LifePO4 em um carrinho elétrico para ter 4 8volt ( Bateria de gel velha) Como deve proceder o BMS vai representar problema obrigado
Olá,
Primeiro você deve fazer um diagrama elétrico da sua instalação e decidir sobre o nível desejado de proteção. Você também deve antecipar os meios de carregamento para esta bateria e como controlá-los.
No caso mais simples você compra 4 12V baterias de lítio (ou duas baterias de 24V) com BMS integrado, e você conecta essas baterias em série para obter 48V.
Bonjour Philippe.
Sou técnico em eletrônica e ajudei uma pessoa da minha família com a instalação elétrica de seu motorhome.
16 Elementos 3.2V 200A foram comprados da Amazon para fazer uma bateria de 51.2V 200A.
Mas o uso de 2 Tensões, 12V e 48V tiveram problemas de conversão de tensão.
Optei por uma bateria de 12V 800A com elementos paralelos e em série.
4 Baterias de 12.8V 200A acopladas a um BMS.
Eu coloquei o 4 conjuntos de baterias de 12,8V acopladas em paralelo com um cabo no + de 1mohm para cada bateria de 12.8V.
Funciona.
O problema é que os elementos ultrapassaram os 3,65V.
Assim, o BMS não corta assim que uma célula atinge 3,65V..
Então eu decidi carregar as baterias em 13.6V.
O que é mais do que suficiente.
O PROBLEMA É O BMS.
Como técnico em eletrônica, projetei mentalmente o BMS ideal.
Um BMS ideal seria composto de 3 Módulos.
Um módulo de controle, um módulo de controle de carga e um módulo de controle de descarga.
O módulo de controle gerenciaria a carga da bateria assim que uma célula atingisse sua tensão crítica, descarga logo que o limiar crítico era esperado e permitia a equalização ativa dos elementos.
Fazer módulos eletrônicos para um técnico de eletrônica não é um problema.
Eu fiz milhares de cartões eletrônicos na minha vida que eu projetei para a indústria.
O design da PCB não é um problema.
O problema é saber as necessidades para poder fazer os mapas em larga escala..
As placas eletrônicas são compostas de componentes SMD que são montados por máquinas de auto-colocação.
Não há necessidade de ir para a China para isso.
Olá TAO e obrigado pela sua experiência lifepo4 quase única em troca . O que você acha do bms 123 com Bluetooth envia de ev-power ? Parece evitar o famoso prato de espaguetti e atender às suas expectativas.
Bonjour Philippe,
Acima você escreve “Instalei uma BMS fabricada pela CleanPowerAuto LLC nos EUA : HPS BMS. Mas esta empresa foi comprada por um integrador de baterias de lítio e este BMS não é mais comercializado de forma independente.. Não há mais suporte ou possibilidade de compra de componentes de substituição. Então, em breve estarei procurando por outro BMS para substituí-lo. Se você tem experiência com outros BMS, Eu sou um tomador !”
Você encontrou outro BMS que o satisfaz hoje ? Eu escolhi as baterias, mas luta no BMS.
Obrigado e Tenha um bom dia
Xavier
Heya eu estou pela primeira vez aqui. Eu me deparei com esta placa e eu acho que é verdadeiramente útil & me ajudou muito.
Espero dar algo de volta e ajudar os outros como você ajudou
me.
Bravo Philippe para o seu tutorial! bom, Eu ainda vou lê-lo um bom 1/2 uma dúzia de vezes, mas já na 1ª leitura, Entendi o princípio….
Bizzzzz, Guatemala (onde chove, Chuvas, Chuvas…..)