Niente di più facile che per caricare una batteria al litio :

• Si connette a una corrente sorgente di corrente continua massima è limitata a 0, 3C (120Per una batteria di 400Ah) e la tensione massima limitata a 13, 8V
• Quando la tensione raggiunge i 13, 8V e che la corrente scende a 0, 025C (10Per una batteria di 400Ah), si interrompe il carico.
• Una volta che la batteria è Scarica per 20% SOC, farlo di nuovo…

Da quando ho scritto questo articolo ho sviluppato un BMS che soddisfa esattamente le esigenze di protezione e longevità di una batteria al litio per l'alimentazione da un sito isolato (barca, auto da campeggio, casa, sito industriale). Su richiesta degli amici navigatori l'ho industrializzato. Ora è in vendita sul mio sito web: https://www.taobms.com

Buona… in carico pratica sistemi che sono stati progettati per le batterie piombo-acido non sono in grado di operare in questo modo. Ma con scelte sagge di materiale e alcune precauzioni può essere affrontato. È importante assicurare una buona batteria carica, senza sovraccarico lei e restando nel range di funzionamento dei caricatori.

In questo articolo, Dopo un promemoria delle caratteristiche di una carica della batteria al litio verrà dettaglio le precauzioni da adottare per utilizzare le attrezzature esistenti, e, infine, per affrontare il caso specifico dell'alternatore.

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Caratteristiche di carica di una batteria al litio

Questo grafico viene estratta dai dati pubblicati da Powerstream in 2014 – www.PowerStream.com -Chi ha testato quattro marche di celle al litio da li carica con diversa tensione massima (3, 0V a 4, 2V) e misurando lo stato di carica così ottenuti (SOC %). I risultati per le diverse marche sono molto vicino a vicenda e ho rappresentato qui una curva mediana.

Che cosa possiamo dedurre da questo esperimento per una batteria di 12 volt (4 celle in serie) :

• 13,2 volt (3,3 Volt per cella) non è sufficiente per caricare la batteria
• 13,6 volt (3,4 Volt per cella) è sufficiente per caricare la batteria a intorno 100% SOC
• Una tensione superiore a 13,8 volt (3,45 Volt per cella) sicuramente caricherà la batteria più rapidamente, ma è sufficiente eseguirne l'override.
• A 0,1 Volt quasi andando dal sottocarico l'overload di una cella. Pertanto non è realistico a voler evitare il sovraccarico di regolazione della tensione, assicurando una stretta per caricare 100% SOC.

Fino a quando non raggiunge il livello della batteria 90-95% la tensione di una batteria al litio varia molto poco e assorbe tutta la potenza che abbiamo lui fornito.

Batteria Winston: Curve della corrente costante di carica

Come si carica una batteria al litio :

È una carica in due fasi :

1. Corrente costante (CC) : Limitiamo la corrente a 0, 3C o meno allora che la pressione aumenta molto lentamente fino alla tensione massima definita (tra 13,8 volt 14,0 volt)
2. Costante di tensione (CURRICULUM VITAE) : la tensione è fissa (13,8 volt) e la corrente diminuirà rapidamente - la batteria è carica (100% SOC) Quando la corrente scende sotto lo 0, 025C.

Maggior parte dei sistemi di supporto che abbiamo sulle nostre barche ci consentono di affrontare questa situazione ideale :

• La corrente massima è definita dalla specifica del caricatore / regolatore
• Essi permettono di limitare la tensione massima
• Ma in generale non c'è nessuna opzione per interrompere il carico secondo la corrente residua

È- Quale batteria raggiungerà 100% SOC se non caricare a 13, 8V ?

Asta Collins (HTTPS://marinehowto.com), un marine di ingegnere elettrico specializzato che installa e test per batterie di litio molti anni, regolarmente effettuate prove di capacità su una flotta di batteria al litio 400Ah (Winston). Una temperatura ambiente di 25 ° C si carica la batteria a 13, 8V e fermata il carico quando la corrente scende a 10A (0,025C). Si misura il tempo di Scarica della batteria con una corrente costante di 30A e si ferma quando la tensione raggiunge 11, 2V (2,8V per la cellula). La capacità è il tempo di scarico x 30A.

Dopo 550 cicli che della batteria fornisce 419Ah !! non male per una batteria di 400Ah…

Quindi, se la batteria può fornire più di sua capacità nominale di carico a 13, 8V, Perché applicare una tensione maggiore e il rischio di danni ?

Le batterie non devono essere ricaricata a 100% per pozzo - preferiscono essere tra 50 e 60% SOC. Ricaricare la mia batteria al litio per 100% SOC circa una volta ogni sei settimane per convalidare la calibrazione della batteria monitorare e controllare il bilanciamento delle celle.

Precauzioni da adottare con le apparecchiature esistenti

Il carico in tre fasi

La maggior parte dei caricatori e regolatori sono programmati per caricare una batteria in tre fasi :

1. Corrente costante (Alla rinfusa) : viene fornita la corrente massima fino a quando la tensione raggiunge un certo livello (tensione di massa)
2. Tensione costante (Assorbimento) : La tensione è fissa (tensione di assorbimento) Mentre il declino attuale gradualmente - la durata di questa fase è spesso fisso nel tempo
3. Mantiene la tensione di (Galleggiante) : viene applicata una tensione inferiore alla batteria per mantenere la carica

Due sfide che ci attendono : Come fermare la fase di assorbimento fino il sovraccarico della batteria, e come eliminare la fase Float.

-> Interrompere la fase di assorbimento :

Quando la mia batteria è vicino a loro 100% SOC, Io sto guardando da vicino la tensione e la corrente. Con una carica di corrente tra 80A e 100A, Una volta che la tensione raggiunge 13,8 Volt e che il regolatore mantiene, la corrente scendono molto rapidamente per passare sotto i 0, 025C in 30 minuti. Se la corrente di carico è inferiore (pannelli solari), È quasi a 0, 025C quando la tensione raggiunge 13,8 volt.

Mantenere la tensione per 13,8 volt (o più) Una volta che la carica è completa può danneggiare la batteria.

Impostare la lunghezza massima della fase di assorbimento dei caricatori e regolatori.

• Per il caricatore ad alta corrente, limitare la fase di assorbimento per 30 minuti
• Per caricabatterie corrente basse, limitare la fase di assorbimento tra 0 e 15 minuti

-> Rimozione della fase Float :

Generalmente non è possibile eliminare questa fase. Il modo per aggirare questo problema consiste nell'impostare la tensione di mantenimento abbastanza bassa per evitare il sovraccarico della batteria.

Come visto sopra, una tensione di 13,2 volt (3,3V per la cellula) non caricare la batteria. Così questa tensione, Se applicato per lunghi periodi, dovrebbe essere sicuri di non sovraccaricare la batteria.

Regolare la tensione Float caricatori e regolatori a 13,2 volt

' Preset 'Litio' di alcuni caricabatterie

Alcuni caricabatterie hanno un'opzione per caricare le batterie al litio. Spesso le tensioni predisposizione per questa opzione sono troppo alte. Profilo 'litio' un caricatore di grande marchio ha una tensione di assorbimento di 14, 6V e tensione Float da 14, 4V!!! Fortunatamente tutte queste tensioni sono anche programmabili. Modo da controllare le tensioni per l'opzione "litio" dei vostri caricatori e regolatori.

Impostare la tensione di carico alla rinfusa/assorbimento di 13,8 volt

Misurare la tensione della batteria

Molti corrieri e regolatori (Se non la maggior parte) misurare la tensione della batteria al livello di cavi di collegamento alla batteria. Come c'è una caduta di tensione in cavi e collegamenti tra la batteria e il caricabatterie, la tensione ai morsetti della batteria è inferiore il caricabatterie controllato in tensione.

Esempio :

Un cavo di 50 mm2 (AWG 1/0) il rame ha una resistenza di 300 mOhm per chilometro

Ogni connessione ben fatto e non ossidato ha una resistenza dell'ordine del 0,02 mOhms

Con 14 metri (2 x 7 m) cavo di 50mm 2 tra il caricabatterie e la batteria e un paio di raccordi (alette della batteria, Cut-out, fusibile, shunt, solenoide, autobus…) la resistenza totale del circuito tra il caricatore e batteria è dell'ordine del 4,5 mOhms.

Con una corrente di carica di 100 A, la caduta di tensione tra il caricabatterie e la batteria è 0,45 volt. In queste condizioni, Se il caricabatterie controlla a 13, 8V, la tensione sarà solo 13, 35V ai morsetti della batteria (3, 34V dalla cella)… NON È SUFFICIENTE PER CARICARE LA BATTERIA.

Una buona idea sarebbe quella di aumentare la tensione del controllo caricabatterie, entrambi, Nell'esempio precedente, alle 14, 25V per avere 13, 8V batteria. È bello quando la corrente è 100 una., ma quando si scende a 20, la caduta di tensione è solo 0, 1V e soddisfare con 14, 15 v ai terminali della batteria !

La soluzione è di avere corrieri e regolatori che hanno una sonda di tensione esterna. Questa sonda è collegata direttamente alla batteria e non sa - così misurare la tensione della batteria senza caduta di tensione.

Procurare caricatori e regolatori che sono dotate di una sonda di tensione esterna che non alimenta.

Il TAO, il regolatore solare MPPT Victron 150/70 non ha nessuna sonda di tensione esterna e di regolazione della tensione di assorbimento a 13, 8V, si passa ad assorbimento, poi galleggiare fino a quando la batteria è carica. È riconciliato la batteria regolatore solare, la sezione del cavo che lo collega alla batteria e impostata la tensione di assorbimento di 14, 0V - il regolatore passa alla modalità di assorbimento quando la batteria è carica e non ci sono non surge imbarazzante al livello della batteria è aumentato.

Compensazione della temperatura

Per caricare una batteria al litio non è necessario e potrebbe essere dannoso per compensare i parametri di carico in funzione della temperatura.

Rimuovere le sonde dei caricatori e regolatori e/o regolare la compensazione di temperatura per 0 mV / ° C

Spesso, il caricabatterie e regolatori che abbiamo a bordo non soddisfano queste raccomandazioni. Per valutare i rischi associati e prendere le vostre responsabilità…

Alcune modifiche abbastanza semplice possono essere utilizzate per aggirare le limitazioni dei nostri regolatori (come ho fatto con il mio controller solare) senza mettere in pericolo la salute della batteria al litio.

Ma se i sistemi esistenti non consentono di programmare i parametri di tensione, compensazione di temperatura e tempo, la scelta migliore è quello di sostituire. Assicurarsi che i nuovi caricatori / riduttori sono dotati di una sonda di tensione esterna che non alimenta, e consentono di programmare tutti i parametri.

Alternatore

Forse avete notato che l'Alternatore 80A inserito come standard sul motore del vostro yacht fornisce per la maggior parte del tempo una corrente inferiore a 40A ? Questa è la forte resistenza interna di una batteria piombo-acido… che aumenta allo stesso tempo come la carica della batteria. Quindi, anche se un alternatore 80A non funziona praticamente mai a pieno carico - ma per lo più meno di 50% capacità. Alternatori serie sono generalmente progettati per questa modalità di funzionamento.

Se questo alternatore stesso è collegato ad una batteria al litio (Chi ha una bassa resistenza interna), la corrente di carica sarà limitato solo dalla capacità dell'alternatore. Di conseguenza fornirà tutta la potenza che può radunare durante il funzionamento a pieno carico praticamente fino a quando la batteria è carica. Super ! Tu dici… ma il problema è che nessun alternatore della serie è progettato per funzionare a pieno carico per lunghi periodi. Si riscaldano e infine dare l'anima.

L'unica soluzione per non bruciare il suo alternatore è in grado di limitare la massima corrente che esso fornisce e così funziona sotto piena capacità. Ciò richiede un regolatore esterno.

Il regolatore esterno deve avere una sonda di tensione esterna e tutti i suoi parametri programmabili dall'utente :

• tensioni alla rinfusa, assorbimento e galleggiante
• durata di ogni fase di carico
• limitazione della corrente di carica massima
• A seconda della temperatura di limitare la corrente di alternatore

Alternatori a TAO :

Purtroppo non c'è molta scelta… Inoltre ho trovato che un unico fornitore con attrezzatura adattata : Balmar

Se siete a conoscenza di altri, Si prega di far sapere di me.

Allora, per TAO ho fatto la scelta di installare alternatori Balmar 6-serie di 100 in sostituzione diretta di 80 A montati in serie sui motori Yanmar. Questi alternatori sono dotati di una doppia ventola per raffreddare e sono progettati per fornire costantemente alto una corrente a bassa velocità (Qual è la velocità di crociera in barca a vela).

Ogni alternatore è guidato da un regolatore esterno Balmar "MC-614" che soddisfa i criteri di cui sopra. In aggiunta ho installato un Balmar 'Richardu71 II' caso quella, Quando entrambi i motori sono in esecuzione, Sincronizza gli alternatori per la massima efficienza.

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