4. Obsługa
4.1. Algorytm ładowania
Victron Phoenix Smart IP43 Charger to inteligentne, wielostopniowe ładowarki akumulatorów, zaprojektowane specjalnie w celu optymalizacji każdego cyklu ładowania i utrzymania ładunku przez dłuższy czas.
Algorytm ładowania wieloetapowego obejmuje poszczególne etapy ładowania, jak opisano poniżej:
Ładowanie stałoprądowe
Akumulator jest ładowany z maksymalnym prądem ładowania, aż napięcie wzrośnie do skonfigurowanego napięcia absorpcji.
Czas trwania fazy ładowania stałoprądowego zależy od poziomu rozładowania akumulatora, pojemności akumulatora i prądu ładowania.
Po zakończeniu etapu ładowania stałoprądowego akumulator będzie naładowany w około 80 % (lub> 95 % w przypadku akumulatorów litowo-jonowych), i w razie potrzeby można go ponownie użyć.
Ładowanie absorpcyjne
Akumulator ładowany jest ze skonfigurowanym napięciem absorpcji, przy czym prąd ładowania powoli spada, gdy akumulator zbliża się do pełnego naładowania.
Domyślny czas trwania etapu absorpcji jest zmienny w zależności od poziomu rozładowania akumulatora – określa się go na podstawie czasu trwania etapu ładowania stałoprądowego.
W przypadku głęboko rozładowanego akumulatora czas trwania adaptacyjnego etapu absorpcji może wynosić od minimum 30 minut aż do maksymalnego limitu 8 godzin (lub zgodnie z konfiguracją).
Alternatywnie można wybrać stały czas trwania absorpcji; stały czas trwania absorpcji jest automatycznym ustawieniem domyślnym, gdy wybrany jest tryb Li-ion.
Etap absorpcji można również zakończyć wcześniej w oparciu o ogon prądowy (prąd końcowy) (po włączeniu tej funkcji), to znaczy, gdy prąd ładowania spada poniżej progu prądu ogonowego.
Regeneracja
Następuje próba podwyższenia napięcie akumulatora do skonfigurowanego napięcia regeneracji, podczas gdy prąd wyjściowy ładowarki zostaje zmniejszony do 8 % znamionowego prądu ładowania (na przykład - maksymalnie 1,2 A dla ładowarki 15 A).
Regeneracja jest opcjonalnym etapem ładowania akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Nie należy jej stosować regularnie, a jedynie w razie konieczności, gdyż zbędne lub nadmierne stosowanie powoduje skrócenie żywotności akumulatora z powodu nadmiernego gazowania.
Wyższe napięcie ładowania podczas etapu regeneracji może częściowo cofnąć degradację akumulatora spowodowaną zasiarczeniem, zwykle w wyniku nieodpowiedniego ładowania lub pozostawienia akumulatora w stanie głębokiego rozładowania przez dłuższy czas (jeśli regeneracji dokona się we właściwym czasie).
Regenerację można również okresowo zastosować w przypadku zalanych akumulatorów, aby wyrównać napięcia poszczególnych ogniw i zapobiec rozwarstwieniu kwasu.
Etap regeneracji dobiega końca w chwili, gdy tylko napięcie akumulatora wzrośnie do skonfigurowanego napięcia regeneracji lub po upływie 1 godziny (lub zgodnie z konfiguracją).
Należy zwrócić uwagę, że w pewnych warunkach stan regeneracji może dobiec końca przed osiągnięciem skonfigurowanego napięcia regeneracji, np. gdy ładowarka jednocześnie zasila inne odbiorniki prądu, jeżeli akumulator nie został w pełni naładowany przed rozpoczęciem regeneracji, jeżeli czas regeneracji jest zbyt krótki (ustawiony na mniej niż jedną godzinę) lub jeśli prąd wyjściowy ładowarki jest niewystarczający w stosunku do pojemności akumulatora/baterii akumulatorów.
Konserwacja
Napięcie akumulatora utrzymywane jest na skonfigurowanym poziomie napięcia ładowania konserwacyjnego, co zapobiega rozładowaniu.
Po rozpoczęciu ładowania konserwacyjnego akumulator jest w pełni naładowany i gotowy do użycia.
Czas trwania etapu ładowania konserwacyjnego jest również zmienny i trwa od 4 do 8 godzin w zależności od czasu trwania etapu ładowania absorpcyjnego, kiedy ładowarka określa, że akumulator znajduje się w stanie odpowiednim do przechowywania.
Składowanie
Napięcie akumulatora utrzymywane jest na poziomie skonfigurowanego napięcia przechowywania, które jest nieco niższe w porównaniu z napięciem konserwacyjnym, co ma na celu zminimalizowanie gazowania i wydłużenie żywotności akumulatora, gdy akumulator nie jest używany i jest stale doładowywany.
Powtarzane ładowanie absorpcyjne
Ma na celu odświeżenie akumulatora i zapobieżenie powolnemu samorozładowaniu podczas długotrwałego składowania, co 7 dni (lub zgodnie z konfiguracją) odbywa się 1-godzinne ładowanie absorpcyjne.
Diody LED sygnalizują aktywne ładowanie; patrz opis na rysunku poniżej:
4.2. Kompensacja temperatury
Ładowarki Victron Phoenix Smart IP43 Charger automatycznie kompensują skonfigurowane napięcie ładowania zależnie od temperatury otoczenia (z wyjątkiem trybu ładowania akumulatorów litowo-jonowych lub w przypadku ręcznego wyłączenia tej funkcji).
Optymalne napięcie ładowania akumulatora kwasowo-ołowiowego zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do temperatury akumulatora; automatyczna kompensacja napięcia zależnie od temperatury eliminuje potrzebę specjalnych ustawień napięcia ładowania w otoczeniu o niskiej lub wysokiej temperaturze.
Na etapie włączania ładowarka mierzy swoją temperaturę wewnętrzną i używa tej temperatury jako odniesienia do kompensacji temperatury, jednak początkowy pomiar temperatury jest ograniczony do 25 °C, ponieważ nie wiadomo, czy ładowarka jest nadal ciepła po wcześniejszym działaniu.
Wobec faktu, że podczas pracy ładowarka generuje pewną ilość ciepła, wewnętrzny pomiar temperatury jest używany dynamicznie tylko wtedy, gdy wewnętrzny pomiar temperatury jest uważany za wiarygodny; gdy prąd ładowania spadnie do niskiego/pomijalnego poziomu i upłynął odpowiedni czas na ustabilizowanie się temperatury ładowarki.
Chcąc uzyskać dokładniejszą kompensację temperatury, dane o temperaturze akumulatora można pozyskać z kompatybilnego monitora akumulatora (np. BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense lub VE.Bus Smart Dongle) za pośrednictwem VE.Smart Networking - więcej informacji podano w rozdziale „Obsługa - sieć VE.Smart”.
Skonfigurowane napięcie ładowania jest związane z temperaturą nominalną 25 °C, a liniowa kompensacja temperatury występuje w granicach od 6 °C do 50 °C w oparciu o domyślny współczynnik kompensacji temperatury -16,2 mV/°C (-32,4 mV/° C dla ładowarek 24 V / -8,1mV/°C dla ładowarek 6 V) lub zgodnie z konfiguracją.
Uwaga
[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
VE.Smart Networking umożliwia połączenie Bluetooth i łączność między różnymi urządzeniami Victron.
Ta funkcja umożliwia uzyskanie odpowiedniej wartości napięcia akumulatora (Volt-sense), prądu ładowania (Current-sense) i temperatury akumulatora (Temp-sense) z kompatybilnego monitora akumulatora (np. BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense lub VE.Bus Smart Dongle) i/lub uruchomienie kilku ładowarek w celu zapewnienie zsynchronizowanego ładowania, aby usprawnić cykl ładowania.
4.3.1. Monitorowanie napięcia, temperatury i prądu
Monitorowanie napięcia na podstawie pomiarów napięcia wykonywanych bezpośrednio na zaciskach akumulatora (lub bardzo blisko) i przesyłanych do ładowarki, która na podstawie takich danych zapewnia dynamiczne zwiększenie napięcia wyjściowego i precyzyjną kompensację spadków napięcia w przewodach i na złączach między ładowarką a akumulatorem.
Umożliwia to ładowanie akumulatora napięciem o wartości skonfigurowanej za pomocą ładowarki zamiast niskim napięciem na skutek spadku napięcia w przewodach i na złączach.
Spadek napięcia jest proporcjonalny do prądu ładowania oraz rezystancji przewodów/złączy (V=IxR), więc spadek napięcia może być różny podczas cyklu ładowania i może być znaczący przy wysokim prądzie ładowania w przewodach i na złączach oraz przy rezystancji wyższej, niż optymalna. W takim przypadku monitorowanie napięcia zapewnia znaczne korzyści.
Należy pamiętać, że monitorowanie napięcia nie oznacza możliwości użycia przewodów i złączy o nieodpowiednich parametrach. Bezpieczną i niezawodną pracę zapewniają wyłącznie przewody i złącza o odpowiednich parametrach obciążalności prądowej (w tym prądu zwarciowego powodującego przepalenie bezpiecznika/załączenie wyłącznika) w określonych warunkach.
Monitorowanie temperatury na podstawie danych z pomiarów temperatury akumulatora wykonywanych bezpośrednio na zaciskach akumulatora lub korpusie akumulatora i przesyłanych do ładowarki, która na podstawie takich danych zapewnia dynamiczną kompensację napięcia ładowania (zmniejszenie lub zwiększenie) zgodnie z określonym wsp. temperatury (X mV/°C).
Optymalne napięcie ładowania akumulatora kwasowo-ołowiowego zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do temperatury akumulatora przy nominalnym napięciu ładowania przy 25 °C; automatyczna zależna od temperatury kompensacja napięcia eliminuje potrzebę specjalnych ustawień napięcia ładowania w otoczeniu o niskiej lub wysokiej temperaturze.
W przypadku akumulatorów litowych optymalne napięcie ładowania jest stałe przy normalnej temperaturze pracy, jednak ładowanie w niskiej temperaturze może spowodować nieodwracalne uszkodzenie akumulatorów litowych. W takim przypadku dane z czujnika temperatury umożliwiają automatyczne wyłączenie ładowania w przypadku niskiej temperatury (zwykle < 5 °C).
Monitorowanie prądu na podstawie pomiarów temperatury prądu akumulatora wykonywanych przez układ bocznikujący (wymagany jest BMV lub SmartShunt) przesyłanych do ładowarki, która zadaje ustawienia ogonu prądowego na podstawie takich wartości referencyjnych (a nie na podstawie prądu wyjściowego ładowarki).
Nastawy ogona prądowego pozwalają zredukować poziom prądu ładowania (zwykle na koniec całego cyklu ładowania) w stosunku do progu wyzwalającego, umożliwiając dokładne określenie punktu pełnego naładowania akumulatora, a tym samym czasu zakończenia etapu absorpcji (przed zakończeniem etapu absorpcji). Wykorzystanie ogona prądowego do zakończenia etapu absorpcji jest bardzo skuteczną i powszechnie stosowaną metodą prawidłowego ładowania akumulatorów kwasowo-ołowiowych.
Aby zakończyć etap absorpcji w odpowiednim momencie, należy zapewnić dopływ strumienia prądu do akumulatora odpowiedni do wartości granicznej ogona prądowego, a nie prądu wyjściowego ładowarki, który może być znacznie wyższy. Jeśli podczas ładowania zasilane są jakiekolwiek odbiorniki, wyjściowy prąd ładowarki będzie częściowo dopływał bezpośrednio do takich odbiorników, co utrudni lub uniemożliwi zapewnienie odpowiedniego ogona prądowego w przypadku braku układu monitorującego prąd.
Do jednej sieci VE.Smart można podłączyć kilka kompatybilnych ładowarek, co umożliwia uzyskanie danych o napięciu, temperaturze i wartości prądu z jednego monitora akumulatorowego. Po podłączeniu kilku kompatybilnych ładowarek do jednej sieci VE.Smart, ich algorytmy ładowania również zostaną zsynchronizowane. Więcej informacji podano w rozdziale „Zsynchronizowane ładowanie”.
4.3.2. Zsynchronizowane ładowanie
Zsynchronizowane ładowanie umożliwia podłączenie kilku kompatybilnych ładowarek do jednej sieci VE.Smart, umożliwiając wspólną pracę ładowarek tak, jakby to była jedna duża ładowarka.
Ładowarki zapewniają zsynchronizowanie algorytmów ładowania bez konieczności użycia dodatkowego osprzętu lub fizycznego podłączenia, i jednocześnie powodują zmianę statusu ładowania.
Zsynchronizowane ładowanie polega na systematycznym ustalaniu priorytetów wszystkich ładowarek i określeniu jednej z nich jako „głównej”, która następnie kontroluje etap ładowania wszystkich innych ładowarek „podrzędnych”. W przypadku odłączenia od sieci VE.Smart ładowarki pierwotnie określonej jako „główna” z jakiegokolwiek powodu (na przykład braku łączności Bluetooth), inna ładowarka zostanie ładowarką „główną” i przejmie kontrolę; można to również odwrócić po przywróceniu łączności z pierwotną ładowarką „główną” (o wyższym priorytecie). Ładowarki „głównej” nie można wybrać ręcznie.
Zsynchronizowane ładowanie nie zapewnia regulacji ani prądu wyjściowego kilku ładowarek, a każda ładowarka nadal całkowicie kontroluje swój prąd wyjściowy. Dlatego różnice prądu wyjściowego kilku ładowarek to normalne zjawisko (zależne od rezystancji przewodów i innych czynników) i nie ma możliwości konfiguracji limitu prądu wyjściowego całej instalacji. W przypadku systemów, w których limit prądu wyjściowego ma istotne znaczenie, należy rozważyć użycie urządzenia GX z DVCC.
Zsynchronizowane ładowanie można skonfigurować z różnymi modelami ładowarek, pod warunkiem, że są one kompatybilne z VE.Smart Networking (obejmuje to ładowarki Blue Smart zgodne z VE.Smart Networking, ładowarki Smart i ładowarki słoneczne MPPT). Ładowanie z ładowarek słonecznych MPPT nie ma pierwszeństwa przed ładowarkami sieciowymi, więc w niektórych instalacjach (w zależności od rezystancji kabla i innych czynników) i warunkach ładowania energia słoneczna może być wykorzystana w mniejszym stopniu.
Zsynchronizowane ładowanie może być także stosowane w połączeniu z monitorowanie akumulatora (BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense lub VE.Bus Smart Dongle), aby zapewnić przesyłanie danych o napięciu, temperaturze i/lub wartościach prądu do ładowarek znajdujących się w jednej sieci VE.Smart. Dodatkowe informacje podano w rozdziale 'Monitorowanie napięcia, temperatury i prądu'.
W przypadku braku układu monitorowania akumulatora zapewniającego dane o parametrach prądu (wymagany BMV lub SmartShunt), prąd ładowania z każdej ładowarki będzie sumowany przez ładowarkę 'master' i porównywany do nastawy ogona prądowego.
4.4. Ładowarki z kilkoma wyjściami akumulatorowymi
Ładowarki 1+1 i 3 wyjściowe wyposażone są w zintegrowany izolator akumulatorów FET i dlatego posiadają oddzielne izolowane wyjścia.
Wiele izolowanych wyjść umożliwia jednej ładowarce ładowanie wielu akumulatorów, zachowując jednocześnie ich odseparowanie od siebie.
W modelach z wyjściem 1+1 wyjście główne może dostarczać pełny prąd znamionowy, a wyjście rozrusznika/pomocnicze jest ograniczone do maksymalnie 4 A; jednak łączny prąd wszystkich wyjść jest ograniczony do pełnego prądu znamionowego.
W modelach z 3 wyjściami, wszystkie z nich mogą dostarczać pełny prąd znamionowy; jednakże łączny prąd wszystkich wyjść jest ograniczony do pełnego prądu znamionowego.
Uwaga
Uwaga: Poszczególne wyjścia nie są regulowane indywidualnie, jeden algorytm ładowania (cykl ładowania i napięcie ładowania) jest stosowany do wszystkich wyjść.
[en] Accordingly all batteries will typically need to be the same chemistry type, and compatible with the common charge algorithm.
4.5. Rozpoczęcie nowego cyklu ładowania
Nowy cykl ładowania rozpocznie się w chwili:
Zakończenia etapu ładowania stałoprądowego, gdy prąd wyjściowy wzrasta do maksymalnego prądu ładowania przez cztery sekundy (z powodu jednocześnie podłączonego odbiornika energii)
Jeśli skonfigurowano natężenie prądy ponownego ładowania stałoprądowego; przekroczenia przez prąd wyjściowy wartości prądu ponownego ładowania stałoprądowego w fazie ładowania konserwacyjnego lub składowania przez cztery sekundy (z powodu jednocześnie podłączonego odbiornika energii)
Naciśnięcie przycisku MODE (tryb) umożliwia wybór trybu ładowania.
VictronConnect umożliwia wybór nowego trybu ładowania lub zmianę funkcji z trybu „Zasilanie” na „Ładowarka”
VictronConnect umożliwia wyłączenie lub ponowne włączenie ładowarki (za pomocą przełącznika w menu ustawień).
Zdalne zaciski umożliwiają wyłączenie lub ponowne włączenie ładowarki (za pomocą zewnętrznego przełącznika lub sygnału BMS)
Odłączenia i ponownego włączenia zasilania prądem przemiennym
4.6. Szacowanie czasu ładowania
[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. Szacowanie czasu ładowania
W chwili zakończenia ładowania stałoprądowego akumulator kwasowo-ołowiowy jest naładowany w około 80 % (SoC).
Okres etapu ładowania stałoprądowego Tbulk można obliczyć wg wzoru Tbulk = Ah / I, gdzie I jest prądem ładowania (z pominięciem odbiorników energii) i Ah pojemnością akumulatora rozładowanego poniżej 80 % SoC.
Do pełnego doładowania głęboko rozładowanego akumulatora może być konieczny okres absorpcji Tabs trwający nawet 8 godzin.
[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. Szacowanie czasu ładowania
W chwili zakończenia ładowania stałoprądowego akumulator kwasowo-ołowiowy jest naładowany w około 80 % (SoC).
Okres etapu ładowania stałoprądowego Tbulk można obliczyć wg wzoru Tbulk = Ah / I, gdzie I jest prądem ładowania (z pominięciem odbiorników energii) i Ah pojemnością akumulatora rozładowanego poniżej 80 % SoC.
[en] The absorption stage duration Tabs required to reach 100% SOC is typically less than 30 minutes.
Przykładowo, czas ładowania całkowicie rozładowanego akumulatora 100 Ah za pomocą ładowarki 10 A do około 80 % SoC wynosi Tbulk = 100 x 80 % / 10 = 8 godzin.
[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