4. Funcionamiento
4.1. Algoritmo de carga
La gama Phoenix Smart IP43 Charger de Victron se compone de cargadores de batería multietapa inteligentes, especialmente diseñados para la optimización de cada ciclo de recarga y el mantenimiento de la carga durante periodos de tiempo prolongados.
El algoritmo de carga multietapa incluye cada una de las siguientes fases:
Carga inicial
La batería se carga con corriente de carga máxima hasta que la tensión llega a la tensión de absorción configurada.
La duración de la fase de carga inicial depende del nivel de descarga de la batería, la capacidad de la batería y la corriente de carga.
Una vez completada la fase de carga inicial, la batería estará cargada aproximadamente al 80 % (o > 95 % para baterías de iones de litio) y puede volver a usarse si hace falta.
Absorción
La batería se carga a la tensión de absorción configurada y la corriente de carga se reduce lentamente según la batería se aproxima al estado de plena carga.
La duración predeterminada de la fase de absorción es adaptativa y varía de forma inteligente en función del nivel de descarga de la batería. Esto viene determinado por la duración de la fase de carga inicial.
La duración de la fase de absorción adaptativa puede variar entre un mínimo de 30 minutos y un límite máximo de 8 horas (o según se haya configurado) para una batería profundamente descargada.
También se puede seleccionar una duración fija de la absorción. Esta es la preconfiguración automática cuando se elige el modo Li-ion.
La fase de absorción también se puede finalizar antes en función de la situación de la corriente de cola (si está habilitada), es decir, cuando la corriente de carga cae por debajo del umbral de corriente de cola.
Reacondicionamiento
Se intenta aumentar la tensión de la batería hasta la tensión de reacondicionamiento configurada mientras que la corriente de salida del cargador se ajusta al 8 % de la corriente de carga nominal (por ejemplo, un máximo de 1,2 A para un cargador de 15 A).
El reacondicionamiento es una fase de carga opcional para baterías de plomo-ácido y no está recomendado para su uso habitual o cíclico. Ha de usarse solo cuando haga falta, ya que el uso innecesario o excesivo reducirá la vida de la batería debido al exceso de gaseado.
La mayor tensión de carga de la fase de reacondicionamiento puede recuperar/revertir parcialmente la degradación de la batería causada por sulfatación, normalmente debida a una carga inadecuada o a haber dejado la batería en descarga profunda durante un periodo de tiempo prolongado (si se hace a tiempo).
La fase de reacondicionamiento también puede aplicarse ocasionalmente a baterías inundadas para ecualizar las tensiones de las celdas y evitar la estratificación ácida.
La fase de reacondicionamiento se termina en cuanto la tensión de la batería aumenta hasta la tensión de reacondicionamiento configurada o tras una duración máxima de 1 hora (o según se haya configurado).
Tenga en cuenta que en determinadas circunstancias es posible que el estado de reacondicionamiento termine antes de alcanzar la tensión de reacondicionamiento configurada: si el cargador está alimentando cargas simultáneamente, si la batería no estaba totalmente cargada antes de que empezara la fase de reacondicionamiento, si la duración del reacondicionamiento es demasiado breve (fijada en menos de una hora) o si la corriente de salida del cargador es insuficiente en proporción a la capacidad de la batería/bancada de baterías.
Flotación
La tensión de la batería se mantiene a la tensión de flotación configurada para evitar la descarga.
Una vez que comienza la fase de flotación la batería está completamente cargada y lista para su uso.
La duración de la fase de flotación también es adaptativa y varía entre 4 y 8 horas en función de la duración de la fase de absorción, momento en el que el cargador determina que la batería entre en fase de almacenamiento.
Almacenamiento
La tensión de la batería se mantiene a la tensión de almacenamiento configurada, que es ligeramente inferior a la tensión de flotación, para minimizar el gaseado y alargar la vida de la batería mientras la batería no se usa y está en carga continua.
Absorción repetida
Para recuperar la carga de la batería y evitar que se vaya descargando sola poco a poco si está en fase de almacenamiento durante un largo periodo de tiempo, se producirá una carga de absorción automática de 1 hora cada 7 días (o según se haya configurado).
El indicador LED muestra el estado de carga activo; véase la siguiente imagen:
4.2. Compensación de temperatura
La gama Phoenix Smart IP43 Chargerde Victron compensará automáticamente la tensión de carga configurada en función de la temperatura ambiente (a menos que esté en modo ion litio o se haya desactivado manualmente).
La tensión de carga óptima de una batería de plomo-ácido varía de forma inversa a la temperatura de la batería; la compensación automática de la tensión de carga en función de la temperatura evita la necesidad de hacer ajustes especiales de la tensión de carga en entornos calientes o fríos.
Durante el encendido, el cargador medirá su temperatura interna y la usará como referencia para la compensación de temperatura. Sin embargo, la medición de la temperatura inicial está limitada a 25 °C ya que no se sabe si el cargador está caliente por haber estado funcionando antes.
Puesto que el cargador genera calor durante su funcionamiento, la medición de la temperatura interna solo se usa de forma dinámica si la medición de la temperatura interna se considera fiable. Cuando la corriente de carga ha bajado a un nivel bajo o despreciable, ha pasado tiempo suficiente para que la temperatura del cargador se estabilice.
Para una compensación de temperatura más precisa, se puede obtener el dato de temperatura de un monitor de baterías compatible (como un BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense o mochila VE.Bus Smart) mediante una red VE.Smart. Véase el apartado de “Funcionamiento - Red VE.Smart” para más información.
La tensión de carga configurada se corresponde con una temperatura nominal de 25 °C y la temperatura se compensa linealmente entre los límites de 6 °C y 50 °C en función del coeficiente predeterminado de compensación de temperatura de -16,2 mV/°C (-32,4 mV/°C para cargadores de 24 V/-8,1 mV/°C para cargadores de 6 V) o según se haya configurado.
Aviso
[en] Note: The temperature compensation coefficient is specified in mV/°C and applies to the entire battery/battery bank (not per battery cell).
[en] If the battery manufacturer specifies a temperature compensation coefficient per cell, it will need to be multiplied by the total number of cells in series (there are typically 6 cells in series within a 12V lead-acid based battery).
4.3. VE.Smart Networking
La red VE.Smart permite disponer de conectividad y comunicación Bluetooth entre varios productos de Victron.
Esta potente opción permite que los cargadores reciban datos precisos de tensión de la batería (sensor de tensión), corriente de carga (sensor de corriente) y temperatura de la batería (sensor de temperatura) desde un monitor de batería compatible (como un BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense o mochila VE.Bus Smart Dongle) o que varios cargadores funcionen al unísono con procesos de carga sincronizados para mejorar aún más el ciclo de carga.
4.3.1. Detección de tensión, temperatura y corriente
El sensor de tensión usa datos de tensión de la batería medidos de forma precisa directamente en los terminales de la batería (o muy cerca) y se los transmite al cargador, que los usa para aumentar de forma dinámica la tensión de salida y compensar con precisión la caída de tensión que se produce en los cables y las conexiones entre el cargador y la batería.
Esto garantiza que la batería se carga con la tensión exacta que se haya configurado en el cargador, y no con una tensión más baja debido a la caída de tensión que se produce en los cables y las conexiones.
La caída de tensión es proporcional a la corriente de carga y a la resistencia de los cables y conexiones (V=IxR), de modo que la caída de tensión variará a lo largo de un ciclo de carga y puede ser significativa cuando se cargue con corrientes más elevadas a través de cables y conexiones con una resistencia superior a la óptima. En estas circunstancias, el sensor de tensión será especialmente beneficioso.
Tenga en cuenta que el sensor de tensión no permite que se usen cables o conexiones con un valor nominal inadecuado. Para un funcionamiento fiable y seguro, los cables y conexiones siempre deben tener un valor nominal suficiente para portar la máxima corriente (incluida la corriente de fallo necesaria para fundir el fusible/accionar el disyuntor) en las condiciones particulares de la instalación.
El sensor de temperatura utiliza los datos de temperatura de la batería medidos con precisión directamente en los terminales o en el cuerpo de la misma y se los transmite al cargador, que los usa para compensar de forma dinámica la tensión de carga (reducir o aumentar) según el coeficiente de temperatura especificado (X mV/°C).
La tensión de carga óptima de una batería de plomo-ácido varía de forma inversa a la temperatura de la batería con la tensión de carga nominal especificada a 25 °C. La compensación automática de la tensión de carga en función de la temperatura evita la necesidad de ajustar manualmente la tensión de carga en entornos calientes o fríos.
Para las baterías de litio, la tensión óptima de carga permanece constante en todas las temperaturas normales de funcionamiento. Sin embargo, las baterías de litio pueden sufrir daños permanentes si se cargan con temperaturas frías. En estos casos, los datos del sensor de temperatura pueden usarse para deshabilitar de forma automática el proceso de carga cuando hace frío (normalmente < 5 °C).
El sensor de corriente usa datos de corriente de la batería medidos por el shunt del monitor de baterías (se necesita un BMV o SmartShunt) y se los transmite al cargador, que los usa (al contrario que la corriente de salida del cargador) para el ajuste de la corriente de cola.
El ajuste de la corriente de cola hace referencia al nivel decreciente de corriente de carga (normal al final de un ciclo de carga completo) en relación con el umbral para determinar cuándo está la batería completamente cargada y, por lo tanto, cuándo puede terminar la fase de absorción (antes de alcanzar el límite de tiempo de la fase de absorción). El uso de la corriente de cola para determinar el final de la fase absorción es un método muy efectivo y habitual para cargar correctamente las baterías de plomo-ácido.
Para poder terminar la fase de absorción en el punto adecuado, es importante que el verdadero flujo de corriente que llega a la batería se compare con el umbral de la corriente de cola y no con la corriente de salida del cargador, que puede ser considerablemente mayor. Si se está alimentando alguna carga durante el proceso de carga, una parte de la corriente de salida del cargador irá directamente a esa carga, de modo que será más difícil, o imposible, cumplir la condición de la corriente de cola sin un sensor de corriente.
Se pueden añadir varios cargadores compatibles a una red VE.Smart común y recibir datos de tensión, temperatura y/o corriente desde el mismo monitor de baterías. Una vez que hay varios cargadores compatibles en una misma red VE.Smart, sus algoritmos de carga también se sincronizarán. Véase el apartado de “Carga sincronizada” para más información.
4.3.2. Carga sincronizada
La opción de carga sincronizada permite combinar varios cargadores compatibles en una misma red VE.Smart, de modo que pueden trabajar al unísono como si fueran un solo cargador.
Los cargadores sincronizarán el algoritmo de carga entre ellos sin que haga falta ningún hardware o conexión física adicional y cambiarán los estados de carga de forma simultánea.
La carga sincronizada funciona dando prioridad de forma sistemática a todos los cargadores y designando a uno como el “maestro” que controla la fase de carga de todos los demás cargadores “esclavos”. En caso de que el “maestro” inicial se desconecte de la red VE.Smart por cualquier razón (por estar fuera del alcance del Bluetooth, por ejemplo), se designará sistemáticamente otro cargador como “maestro” que tomará el control. Esto puede revertirse si se restablece la comunicación con el “maestro” inicial (que tiene una mayor prioridad). El cargador “maestro” no puede seleccionarse manualmente.
La carga sincronizada no regula ni ecualiza la salida de corriente de varios cargadores, cada cargador sigue teniendo control total sobre su propia salida de corriente. Por consiguiente, es normal que haya variaciones en las salidas de corriente de varios cargadores (en función de la resistencia del cable y otros factores) y no se puede configurar un límite de salida de corriente para todo el sistema. Para los sistemas en los que el límite de salida de corriente para todo el sistema es importante, piense en usar mejor un dispositivo GX con DVCC.
Puede configurarse la carga sincronizada con diferentes modelos de cargadores, siempre que sean compatibles con la red VE.Smart (esto incluye cargadores Blue Smart, cargadores Smart y cargadores solares MPPT compatibles con la red VE.Smart). La carga a partir de los cargadores solares MPPT no tiene prioridad sobre los cargadores del suministro de la red eléctrica, de modo que en algunas instalaciones (en función de la resistencia del cable y otros factores) y en ciertas condiciones de carga, es posible que la energía solar se infrautilice.
La carga sincronizada también puede usarse junto con un monitor de baterías (BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense o mochila VE.Bus Smart Dongle) para proporcionar datos de tensión, temperatura y/o corriente a los cargadores de una misma red VE.Smart. Véase el apartado de “Detección de tensión, temperatura y corriente” para más información.
Si no hay un monitor de baterías que proporcione datos del sensor de corriente (se necesita un BMV o SmartShunt), el “maestro” combina la corriente de carga de cada cargador y la compara con el ajuste de corriente de cola.
4.4. Salidas de varias baterías
Los cargadores de la versión de tres salidas y 1+1 tienen un puente de diodos de batería FET integrado y por lo tanto disponen de tres salidas aisladas.
Varias salidas aisladas hacen posible que un solo cargador cargue varias baterías, manteniéndolas aisladas unas de otras.
Con los modelos de salida 1+1, la salida principal puede proporcionar la corriente nominal completa y la salida de arranque/auxiliar queda limitada a un máximo de 4 A; sin embargo la corriente combinada de todas las salidas está limitada a la corriente nominal completa.
Con los modelos de tres salidas, las tres salidas pueden proporcionar la corriente de salida nominal completa; sin embargo la corriente combinada de todas las salidas está limitada a la corriente nominal completa.
Aviso
Nota: Si hay varias salidas, no se regulan individualmente. Hay un algoritmo de carga (ciclo de carga y tensión de carga) que se aplica a todas ellas.
[en] Accordingly all batteries will typically need to be the same chemistry type, and compatible with the common charge algorithm.
4.5. Inicio de un nuevo ciclo de carga
Se iniciará un nuevo ciclo de carga cuando:
La fase de carga inicial se ha completado y la salida de corriente aumenta hasta la corriente de carga máxima durante cuatro segundos (debido a una carga conectada simultáneamente)
Si se ha configurado la recarga inicial, la salida de corriente supera la corriente de recarga inicial en fase de flotación o almacenamiento durante cuatro segundos (debido a una carga conectada simultáneamente)
Se pulsa o usa el botón MODO para seleccionar un nuevo modo de carga.
Se usa VictronConnect para seleccionar otro modo de carga o cambiar la función de modo “Power Supply” (fuente de alimentación) a “Charger” (cargador).
Se usa VictronConnect para deshabilitar y volver a habilitar el cargador (con el interruptor del menú de ajustes).
Los terminales remotos se usan para deshabilitar y volver a habilitar el cargador (desde un interruptor externo o señal BMS)
Se ha desconectado o se ha vuelto a conectar la fuente de alimentación CA.
4.6. Estimación del tiempo de carga
[en] The time required to recharge a battery to 100% SOC (state of charge) is dependant on the battery capacity, the depth of discharge, the charge current and the battery type/chemistry, which has a significant effect on the charge characteristics.
4.6.1. Estimación del tiempo de carga
Las baterías de plomo-ácido están aproximadamente al 80 % del estado de carga (SoC) cuando termina la fase de carga inicial.
La duración de la fase de carga inicial Tinicial puede calcularse como Tinicial = Ah/I, donde I es la corriente de carga (sin contar las cargas) y Ah es la capacidad de la batería descargada por debajo del 80 % del estado de carga.
Puede ser necesario un periodo de absorción Tabs de hasta 8 horas para recargar por completo una batería profundamente descargada.
[en] For example, the time required to recharge a fully discharged Lead-acid based 100Ah battery with a 10A charger would be approximately:
[en] Bulk stage duration, Tbulk = 100Ah x 80% / 10A = 8 hours
[en] Absorption stage duration, Tabs = 8 hours
[en] Total charge duration, Ttotal = Tbulk + Tabs = 8 + 8 = 16 hours
4.6.2. Estimación del tiempo de carga
Las baterías de plomo-ácido están aproximadamente al 80 % del estado de carga (SoC) cuando termina la fase de carga inicial.
La duración de la fase de carga inicial Tinicial puede calcularse como Tinicial = Ah/I, donde I es la corriente de carga (sin contar las cargas) y Ah es la capacidad de la batería descargada por debajo del 80 % del estado de carga.
[en] The absorption stage duration Tabs required to reach 100% SOC is typically less than 30 minutes.
Por ejemplo, el tiempo de carga de una batería de 100 Ah totalmente descargada que se carga con un cargador de 10 A hasta aproximadamente un estado de carga del 80 % es Tinicial = 100 x 80% / 10 = 8 horas.
[en] For example, the time required to recharge a fully discharged Li-ion based 100Ah battery with a 10A charger would be approximately:
[en] Bulk stage duration, Tbulk = 100Ah x 95% / 10A = 9.5 hours
[en] Absorption stage duration, Tabs = 0.5 hours
[en] Total charge duration, Ttotal = Tbulk + Tabs = 9.5 + 0.5 = 10 hours