4. Betrieb
4.1. Ladealgorithmus
Bei der Blue Smart IP65 Charger-Reihe handelt es sich um intelligente mehrstufige Batterieladegeräte, die speziell entwickelt wurden, um jeden Aufladezyklus und die Ladeerhaltung über längere Zeiträume zu optimieren.
Der mehrstufige Ladealgorithmus umfasst die unten beschriebenen einzelnen Ladephasen:
Prüfung
Bevor der Ladezyklus beginnt, wird die Batterie getestet, um festzustellen, ob sie das Laden akzeptiert, auch wenn die Batterie vollständig entladen ist (nahe 0 V Leerlaufspannung), kann sie das Laden erfolgreich akzeptieren.
Die Prüfungsphase wird fortgesetzt, bis ein Ladeimpuls die Batteriespannung auf über 12,5 V (6,25 V bei Konfiguration als 6-V-Ladegerät) erhöht oder 2 Minuten verstrichen sind.
Falls eine Verpolung, ein Kurzschluss oder eine zu hohe Batteriespannung festgestellt wird, wird die Batterie nicht akzeptiert und ein Fehler wird durch die LEDs angezeigt. Trennen Sie im Falle eines Fehlers die Wechselstromquelle vom Stromnetz, bevor Sie versuchen, das Problem zu diagnostizieren und zu beheben.
Eine falsche Fehlermeldung kann auftreten, wenn versucht wird, eine tiefentladene Batterie aufzuladen, während sie gleichzeitig an eine Last angeschlossen ist. In diesem Fall sollten alle Lasten getrennt werden, bevor ein erneuter Ladeversuch unternommen wird.
Konstantstrom
Die Batterie wird mit maximalem Ladestrom geladen, bis die Spannung auf die konfigurierte Absorptionsspannung ansteigt.
Die Dauer der Bulkphase ist abhängig vom Entladungsgrad der Batterie, der Batteriekapazität und dem Ladestrom.
Sobald die Bulkphase abgeschlossen ist, ist die Batterie zu etwa 80 % geladen (bzw. >95 % bei Li-Ionen-Batterien) und kann bei Bedarf wieder in Betrieb genommen werden.
Konstantspannung
Die Batterie wird mit der konfigurierten Absorptionsspannung geladen, wobei der Ladestrom langsam abnimmt, wenn sich die Batterie der vollen Ladung nähert.
Die Dauer der standardmäßigen Konstantspannungsphase ist angepasst und wird je nach Entladungsgrad der Batterie intelligent variiert (wird aus der Dauer der Konstantstromphase ermittelt).
Die Dauer der angepassten Konstantspannungsphase kann zwischen einem Minimum von 30 Minuten bis zu einem Maximum von 8 Stunden (oder wie konfiguriert) für eine tiefentladene Batterie variieren.
Alternativ kann auch eine feste Konstantspannungsdauer gewählt werden; die feste Konstantspannungsdauer ist die automatische Standardeinstellung, wenn der Lithium-Ionen-Modus ausgewählt wurde.
Die Konstantspannungsphase kann auch vorzeitig beendet werden, wenn der Schweifstrom unter den Schwellenwert für den Schweifstrom sinkt (falls aktiviert).
Wiederherstellung
Es wird versucht, die Batteriespannung auf die konfigurierte Wiederherstellungsspannung zu erhöhen, während der Ausgangsstrom des Ladegeräts auf 8 % des Nennladestroms geregelt wird (z. B. max. 1,2 A für ein 15-A-Ladegerät).
Die Wiederherstellung ist eine optionale Ladephase für Blei-Säure-Batterien und wird nicht für den regelmäßigen/zyklischen Gebrauch empfohlen. Verwenden Sie sie nur bei Bedarf, da unnötiger oder übermäßiger Gebrauch die Lebensdauer der Batterie aufgrund übermäßiger Gasung verkürzt.
Die höhere Ladespannung während der Wiederherstellungsphase kann die Verschlechterung der Batterie durch Sulfatierung teilweise wiederherstellen/umkehren, die typischerweise durch unzureichendes Laden verursacht wird oder wenn die Batterie über einen längeren Zeitraum in tiefentladenem Zustand belassen wird (wenn dies rechtzeitig durchgeführt wird).
Die Wiederherstellungsphase kann gelegentlich auch bei gefluteten Batterien angewendet werden, um die Spannungen der einzelnen Zellen auszugleichen und eine Säureschichtung zu verhindern.
Die Wiederherstellungsphase wird beendet, sobald die Batteriespannung auf die konfigurierte Wiederherstellungsspannung ansteigt oder nach einer maximalen Dauer von 1 Stunde (oder wie konfiguriert).
Beachten Sie, dass es unter bestimmten Bedingungen möglich ist, dass der Wiederherstellungszustand endet, bevor die konfigurierte Wiederherstellungsspannung erreicht wird, z. B. wenn das Ladegerät gleichzeitig Verbraucher mit Strom versorgt, wenn die Batterie vor Beginn der Wiederherstellungsstufe nicht vollständig geladen war, wenn die Wiederherstellungsdauer zu kurz ist (auf weniger als eine Stunde eingestellt) oder wenn der Ausgangsstrom des Ladegeräts im Verhältnis zur Kapazität der Batterie/Batteriebank nicht ausreicht.
Ladeerhaltungsspannung
Die Batteriespannung wird auf der konfigurierten Erhaltungsspannung gehalten, um ein Entladen zu verhindern.
Sobald die Float-Phase begonnen hat, ist die Batterie voll geladen und einsatzbereit.
Die Dauer der Float-Phase ist ebenfalls anpassungsfähig und variiert zwischen 4 und 8 Stunden, abhängig von der Dauer der Absorptionsladephase, bei der das Ladegerät bestimmt, welche Batterie sich in der Speicherphase befindet.
Lagerung
Die Batteriespannung wird auf der konfigurierten Speicherspannung gehalten, die im Vergleich zur Erhaltungsspannung leicht reduziert ist, um die Gasung zu minimieren und die Batterielebensdauer zu verlängern, während die Batterie unbenutzt ist und kontinuierlich geladen wird.
Wiederholte Konstantspannungsphase
Um die Batterie aufzufrischen und eine langsame Selbstentladung während der Lagerung über einen längeren Zeitraum zu verhindern, wird alle 7 Tage (oder wie konfiguriert) automatisch eine 1-stündige Absorptionsladung durchgeführt.
Der aktive Zustand des Ladegeräts lässt sich anhand der drei LEDs feststellen; siehe das Bild und die nachstehende Tabelle:
Alternativ kann ein Bluetooth-fähiges Gerät (Mobiltelefon oder ein Tablet) mit der VictronConnect App verwendet werden, um den aktiven Ladezustand anzuzeigen. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt „Überwachung > VictronConnect“.
4.2. Temperaturkompensation
Die Blue Smart IP65 Charger-Reihe verfügt über eine Temperaturkompensation, bei der die nominale/konfigurierte Ladespannung automatisch in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur optimiert wird (außer im Lithium-Ionen-Modus oder bei manueller Deaktivierung).
Die optimale Ladespannung einer Blei-Säure-Batterie variiert invers mit der Batterietemperatur; die automatische temperaturabhängige Ladespannungskompensation vermeidet die Notwendigkeit spezieller Ladespannungseinstellungen in heißen oder kalten Umgebungen.
Während des Einschaltens misst das Ladegerät seine Innentemperatur und verwendet diese Temperatur als Referenz für die Temperaturkompensation. Die anfängliche Temperaturmessung ist jedoch auf 25 °C begrenzt, da nicht bekannt ist, ob das Ladegerät noch warm aus dem früheren Betrieb ist.
Da das Ladegerät während des Betriebs eine gewisse Wärme erzeugt, wird die interne Temperaturmessung nur dann dynamisch verwendet, wenn die interne Temperaturmessung als zuverlässig angesehen wird; wenn der Ladestrom auf ein niedriges/vernachlässigbares Niveau gesunken ist und ausreichend Zeit verstrichen ist, bis sich die Temperatur des Ladegeräts stabilisiert hat.
Für eine genauere Temperaturkompensation können die Temperaturdaten der Batterie von einem kompatiblen Batteriemonitor (wie z. B. einem BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense oder VE.Bus Smart Dongle) über VE.Smart Networking bezogen werden. Für weitere Informationen lesen Sie bitte den Abschnitt „Bedienung > VE.Smart Networking“.
Die konfigurierte Ladespannung bezieht sich auf eine Nenntemperatur von 25 °C und die lineare Temperaturkompensation erfolgt zwischen den Grenzen von 6 °C und 50 °C auf der Grundlage des voreingestellten Temperaturkompensationskoeffizienten von -16,2 mV/°C für 12 V-Ladegeräte (-8,1 mV/°C im 6 V-Modus) oder wie konfiguriert.
Im folgenden Diagramm finden Sie die Standardkurve der Temperatur in Abhängigkeit von der Ladespannung für 12 V-Ladegeräte:
Hinweis
Der Temperaturkompensationskoeffizient wird in mV/°C angegeben und gilt für die gesamte Batterie/Batteriebank (nicht pro Batteriezelle).
Falls der Batteriehersteller einen Temperaturkompensationskoeffizienten pro Zelle angibt, muss dieser mit der Gesamtzahl der in Reihe geschalteten Zellen multipliziert werden (in einer 12 V-Blei-Säure-Batterie sind normalerweise 6 Zellen in Reihe geschaltet).
4.3. Beginnen eines neuen Ladezyklus
Ein neuer Ladezyklus wird beginnen, wenn:
Die konfigurierte Re-Bulk-Bedingung ist erfüllt (typischerweise aufgrund einer großen Last):
Re-Bulk-Strom ist deaktiviert (Standardkonfiguration): Die Stromleistung muss vier Sekunden lang auf der maximalen Stromleistung gehalten werden.
Der Re-Bulk-Strom ist mit einem benutzerdefinierten Wert konfiguriert: Die Stromleistung muss den konfigurierten Re-Bulk-Strom vier Sekunden lang überschreiten, während sich das Ladegerät in der Ladeerhaltungs- oder der Speicherungsphase befindet.
VictronConnect wird verwendet, um einen neuen Lademodus auszuwählen oder die Funktion von Stromversorgung auf Ladegerät zu ändern.
Die Stromversorgung vom Netzteil wurde getrennt und wieder angeschlossen.
Hinweis
Werden die Gleichstromkabel von der Batterie und/oder der Last getrennt/isoliert, während das Ladegerät von der Wechselstromversorgung gespeist wird, wird eine Wartezeit von 5 Sekunden empfohlen, damit sich das Ladegerät neu initialisieren kann, bevor die Gleichstromkabel wieder angeschlossen werden und ein neuer Ladezyklus gestartet wird.
4.4. Schätzung der Ladezeit
Die Zeit, die benötigt wird, um eine Batterie auf 100 % SoC (Ladezustand) aufzuladen, hängt von der Batteriekapazität, der Entladungstiefe, dem Ladestrom und dem Batterietyp bzw. der chemischen Zusammensetzung der Batterie ab, was einen erheblichen Einfluss auf die Ladeeigenschaften hat.
4.4.1. Chemie auf Blei-Säure-Basis
Eine Blei-Säure-Batterie hat nach Abschluss der Konstantstromladephase normalerweise einen Ladezustand (SoC) von etwa 80 %.
Die Bulk-Phasen-Dauer Tbulk kann als Tbulk = Ah / I berechnet werden, wobei I der Ladestrom (ohne Lasten) und Ah die erschöpfte Batteriekapazität unter 80 % SoC ist.
Die Dauer der Konstantspannungsphase Tabs hängt von der Entladungstiefe ab; bis zu 8 Stunden Konstantspannung können erforderlich sein, damit eine tiefentladene Batterie einen SoC von 100 % erreicht.
Beispielsweise würde die Zeit zum Aufladen einer vollständig entladenen Blei-Säure-Batterie mit 100 Ah mit einem 10 A-Ladegerät ungefähr folgendermaßen aussehen:
Dauer der Konstantstromphase, Tbulk = 100 Ah x 80 % / 10 A = 8 Stunden
Dauer der Konstantspannungsphase, Tabs = 8 Stunden
Gesamte Dauer des Aufladens, Ttotal = Tbulk + Tabs = 8 + 8 = 16 Stunden
4.4.2. Chemie auf Lithium-Ionen-Basis
Eine Lithium-Ionen-Batterie hat nach Abschluss der Konstantstromladephase normalerweise einen Ladezustand (SoC) von weit über 95 %.
Die Bulk-Phasen-Dauer Tbulk kann als Tbulk = Ah / I berechnet werden, wobei I der Ladestrom (ohne Lasten) und Ah die erschöpfte Batteriekapazität unter 95 % SoC ist.
Die Dauer der Konstantspannungsphase Tabs, die erforderlich ist, um 100 % SoC zu erreichen, beträgt in der Regel weniger als 30 Minuten.
Zum Beispiel beträgt die Ladezeit einer vollständig entladenen 100Ah-Batterie, wenn sie mit einem 10A-Ladegerät auf etwa 95 % SoC aufgeladen wird, Tbulk = 100 x 95 % / 10 = 9,5 Stunden.
Beispielsweise würde die Zeit zum Aufladen einer vollständig entladenen Lithium-Ionen-Batterie mit 100 Ah mit einem 10 A-Ladegerät ungefähr folgendermaßen aussehen:
Dauer der Konstantstromphase, Tbulk = 100 Ah x 95 % / 10 A = 9,5 Stunden
Dauer der Konstantspannungsphase, Tabs = 0,5 Stunden
Gesamte Dauer des Aufladens, Ttotal = Tbulk + Tabs = 9,5 + 0,5 = 10 Stunden