4. Funcionamento
4.1. Algoritmo de carga
A gama Phoenix Smart IP43 Charger Victron integra carregadores de bateria multifásicos inteligentes, criados especificamente para otimizar cada ciclo de recarga e a manutenção da carga durante períodos prolongados.
O algoritmo de carga multifases inclui as fases de carregamento individuais descritas abaixo:
«Bulk» (inicial)
A bateria é carregada com a corrente de carga máxima até a tensão aumentar para a tensão de absorção configurada.
A duração da fase inicial depende do nível de descarga da bateria, da capacidade da bateria e da corrente de carga.
Quando a fase de carga inicial está completa, a bateria estará aproximadamente 80 % carregada (ou> 95 % para baterias Li-Ion) e pode ser recolocada em serviço se necessário.
«Absorption» (absorção)
A bateria é carregada com uma tensão de absorção configurada, com a corrente de carga a diminuir lentamente à medida que a bateria se aproxima da carga completa.
A duração predefinida da fase de absorção é adaptativa e varia de forma inteligente em função do nível de descarga da bateria, sendo determinada a partir da duração da fase de carga inicial.
A duração da fase adaptativa de absorção pode variar entre um mínimo de 30 min e um limite máximo de 8 h (ou conforme a configuração) para uma bateria descarregada em profundidade.
Em alternativa, é possível selecionar a duração fixa da absorção; com o modo Li-ion selecionado, esta duração corresponde à predefinição automática.
A fase de absorção também pode ser ativada com base na condição da corrente de cauda (se estiver ativada), quando esta for inferior a um determinado limiar da corrente de cauda.
Renovação
É realizada uma tentativa de aumento da tensão da bateria para a tensão de recondicionamento configurada, enquanto a corrente de saída do carregador é ajustada para 8 % da corrente de carga nominal (por exemplo, máximo de 1,2 A para um carregador de 15 A).
A renovação é um estado de carga opcional para baterias de chumbo-ácido e não recomendado para uma utilização regular/cíclica. Deve ser utilizado apenas quando for necessário, pois uma utilização supérflua ou abusiva reduzirá a vida útil da bateria devido a uma gaseificação excessiva.
Uma tensão de carga superior durante a fase de renovação pode parcialmente recuperar/reverter a degradação da bateria devido a sulfatação, causada tipicamente por um carregamento inadequado ou por a bateria tiver sido deixada num estado de descarga profunda durante um período longo (se for feita atempadamente).
A fase de renovação também pode ser aplicada ocasionalmente em baterias inundadas para equalizar as tensões de células individuais e prevenir a estratificação de ácido.
A fase de recondicionamento termina quando a tensão de bateria aumentar para a tensão de recondicionamento configurada ou após uma duração máxima de 1 h (ou segundo a configuração).
Em certas condições, é possível que o estado de recondicionamento termine antes de a respetiva tensão configurada ser atingida, como, por exemplo, quando o carregador estiver a alimentar cargas em simultâneo, se a bateria não tiver sido carregada completamente antes do início da fase de recondicionamento, se a duração do recondicionamento for demasiado pequena (inferior a uma hora) ou se a corrente de saída do carregador for insuficiente em relação à capacidade da bateria/banco de baterias.
«Float» (flutuação)
A tensão da bateria é mantida na tensão de flutuação configurada para prevenir a descarga.
Quando a fase de flutuação começa, a bateria está carregada completamente e pronta a usar.
A duração da fase de flutuação também é adaptativa e varia de 4 h a 8 h, dependendo da duração da fase de carga de absorção, altura em que o carregador determina que a bateria está na fase de armazenagem.
Armazenagem
A tensão da bateria é mantida numa tensão de armazenagem configurada, ligeiramente reduzida em comparação com a tensão de flutuação, para minimizar a gaseificação e permitir uma vida da bateria alargada, enquanto a bateria não for utilizada e estiver em carregamento contínuo.
Absorção repetida
Para recuperar a bateria e prevenir uma autodescarga lenta na fase de armazenagem durante um período alargado, ocorrerá uma hora em carga de absorção semanalmente (ou conforme a configuração).
Os indicadores LED apresentam o estado de carga ativo; consulte a imagem abaixo:
4.2. Compensação da temperatura
O Phoenix Smart IP43 Chargerda Victron vai compensar automaticamente a tensão de carga configurada com base na temperatura ambiente (exceto para o modo Li-Ion ou se estiver desativado manualmente).
A tensão de carga ótima de uma bateria de chumbo-ácido varia inversamente com a temperatura da bateria; a compensação da tensão de carga da bateria com base na temperatura elimina as definições especiais da tensão de carga em ambientes frios ou quentes.
Durante a ativação, o carregador irá medir a sua temperatura interna e utilizar essa temperatura como referência para compensar a temperatura; no entanto, a medição da temperatura inicial está limitada a 25 ºC por não ser possível saber se o carregador ainda está quente de um funcionamento anterior.
Como o carregador gera algum calor durante o funcionamento, a medição da temperatura interna é usada apenas dinamicamente se tiver sido considerada fiável, quando a corrente de carga diminuir até um nível baixo/negligenciável e tiver passado um tempo adequado para a temperatura do carregador estabilizar.
Para uma compensação da temperatura mais precisa, os dados de temperatura da bateria devem ser obtidos com um monitor da bateria compatível (como um BMV, SmartShunt, Sensor de Bateria Smart ou Dongel VE.Bus Smart) através da Rede VE.Smart; consulte a secção «Funcionamento - Rede VE.Smart» para obter mais informação.
A tensão de carga configurada está relacionada com uma temperatura nominal de 25 °C, ocorrendo uma compensação de temperatura linear entre os limites de 6 °C a 50 °C, com base no coeficiente predefinido de compensação da temperatura de -16,2 mV/°C (-32,4 mV/°C para carregadores de 24 V/-8,1 mV/°C para carregadores de 6 V) ou de acordo com a configuração.
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. Rede VE.Smart
A rede VE.Smart permite a conectividade «bluetooth» e a comunicação entre vários produtos Victron.
Esta função permite aos carregadores receber dados precisos sobre a tensão da bateria (deteção em V), a corrente de carga (deteção em C) e a temperatura da bateria (deteção em T) a partir de um monitor de bateria compatível (como um BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense ou VE.Bus Smart Dongle) e/ou de vários carregadores para funcionar em simultâneo com o carregamento sincronizado, de forma a melhorar ainda mais o ciclo de carregamento.
4.3.1. Deteção da corrente, da temperatura e da tensão
A deteção da tensão utiliza os dados da tensão da bateria medidos diretamente nos terminais da bateria (ou muito próximos) e fornece-os ao carregador; em seguida, o carregador utiliza estes dados da tensão para aumentar dinamicamente a tensão de saída e compensar com precisão a queda de tensão na cablagem e ligações entre o carregador e a bateria.
Isto permite carregar a bateria com a tensão exata configurada no carregador, em vez de com uma tensão inferior devido à queda de tensão na cablagem e nas ligações.
A queda de tensão é proporcional à corrente de carga e à resistência da cablagem/ligação (V=IxR), de modo que esta queda varia durante um ciclo de carga e pode ser bastante significativa ao carregar com correntes de carga mais altas através de uma cablagem e ligações com uma resistência superior à ideal; neste cenário, o sensor de tensão será particularmente benéfico.
De notar que o sensor de tensão não permite a utilização de cabos ou ligações classificadas inadequadamente, para um funcionamento seguro e fiável, os cabos e as ligações devem ser sempre classificados para suportar a corrente máxima (incluindo a corrente de anomalia necessária para acionar o fusível/disjuntor) nas condições específicas de instalação.
A deteção da temperatura utiliza os dados de temperatura da bateria que são medidos com precisão diretamente num terminal da bateria ou no corpo da bateria e fornece-os ao carregador que, em seguida, utiliza estes dados de temperatura para compensar dinamicamente a tensão de carga (diminuir ou aumentar) segundo o coeficiente de temperatura especificado (X mV/ºC).
A tensão de carga ótima de uma bateria de chumbo-ácido varia inversamente à temperatura da mesma com a tensão de carga nominal especificada em 25 ºC; a compensação automática da tensão de carga da bateria com base na temperatura elimina a necessidade de ajustar manualmente a definição da tensão de carga em ambientes frios ou quentes.
Para as baterias de lítio, a tensão de carga ideal permanece constante em todas as temperaturas de funcionamento normais; no entanto, estas baterias podem ficar permanentemente danificadas se forem carregadas em condições de frio; neste caso, os dados da deteção de temperatura podem ser utilizados para desativar automaticamente o carregamento em condições de frio (normalmente abaixo de 5 ºC).
A deteção de corrente utiliza os dados da corrente da bateria medidos pela derivação «shunt»do monitor da bateria (requer um BMV ou SmartShunt) e fornece-os ao carregador, que os utiliza como referência (em vez da corrente de saída do carregador) para definir a corrente de cauda.
A definição da corrente de cauda refere-se ao nível da corrente de carga decrescente (típico no final de um ciclo de carga total) em relação ao limiar de acionamento para determinar quando a bateria está totalmente carregada e, consequentemente, quando é possível terminar a fase de absorção (antes de o limite da fase de absorção ser atingido). A utilização da corrente de cauda para terminar a fase de absorção é um método muito eficaz e comum utilizado para carregar corretamente as baterias e chumbo-ácido.
Para terminar a fase de absorção no ponto correto, é importante que o fluxo da corrente real para a bateria seja referenciado em relação ao limiar da corrente de cauda, em vez da corrente de saída do carregador, que pode ser significativamente mais elevada; se alguma carga for ligada durante o carregamento, uma parte da corrente de saída do carregador vai fluir diretamente para as cargas, tornando o cumprimento da condição de corrente de cauda mais difícil ou impossível sem a deteção da corrente.
É possível adicionar vários carregadores compatíveis a uma rede VE.Smart comum e receber dados da deteção de tensão, da temperatura e/ou da corrente a partir do mesmo monitor da bateria. Quando vários carregadores compatíveis estiverem numa rede VE.Smart comum, os seus algoritmos de carregamento também serão sincronizados; consulte a secção «Carregamento sincronizado» para obter mais informação.
4.3.2. Carregamento sincronizado
A capacidade de carregamento sincronizado permite combinar vários carregadores compatíveis numa rede VE.Smart comum, de modo que os carregadores funcionem em simultâneo como um carregador de grandes dimensões.
Os carregadores sincronizam o algoritmo de carregamento entre si sem necessidade de «hardware» ou ligações físicas adicionais e alteram simultaneamente os estados de carregamento.
O carregamento sincronizado funciona priorizando sistematicamente todos os carregadores e atribuindo um como «mestre», que controla então a fase de carregamento de todos os outros carregadores «escravos». No caso de o «mestre» inicial ser desligado da Rede VE.Smart por qualquer motivo (fora do alcance do «bluetooth», por exemplo), outro carregador será sistematicamente designado como «principal» e assume o controlo; isto também pode ser revertido se a comunicação com o «mestre» inicial (que tem uma prioridade superior) for reposta. O carregador «mestre» não pode ser selecionado manualmente.
O carregamento sincronizado não regula nem equaliza a saída de corrente de vários carregadores, pois cada carregador ainda o controlo total sobre a sua própria saída de corrente. Desta forma, a variação da saída de corrente entre vários carregadores é normal (dependendo da resistência do cabo e de outros fatores), não sendo possível configurar um limite de saída para a corrente total do sistema. Nos sistemas em que um limite total da saída de corrente do sistema é importante, deve considerar a utilização de um dispositivo GX com DVCC.
O carregamento sincronizado pode ser configurado com carregadores de diferentes modelos, desde que sejam compatíveis com a Rede VE. Smart (inclui carregadores Blue Smart, Smart e solares MPPT). O carregamento a partir de carregadores solares MPPT não tem prioridade sobre os carregadores de alimentação, por isso, em algumas instalações (dependendo da resistência do cabo e de outros fatores) e das condições de carregamento é possível que a energia solar seja subutilizada.
O carregamento sincronizado também pode ser utilizado em conjunto com um monitor da bateria (BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense ou VE.Bus Smart Dongle) para fornecer os dados da deteção de tensão, temperatura e/ou corrente aos carregadores numa rede VE.Smart comum; consulte a secção «Deteção da tensão, temperatura e corrente» para obter mais informação.
Na ausência de um monitor da bateria que proporcione os dados da deteção da corrente (requer um BMV ou SmartShunt), a corrente de carga de cada carregador individual é combinada pelo «mestre» e referenciada em relação à corrente de cauda definida.
4.4. Várias saídas da bateria
Os carregadores de três saídas e 1+1 têm um isolador de bateria FET integrado e, portanto, proporcionam saídas isoladas separadas.
Várias saídas isoladas permitem que um único carregador carregue várias baterias, mantendo as baterias isoladas entre si.
Com os modelos de saída 1 + 1, a saída principal pode fornecer a corrente nominal total e a saída auxiliar/de arranque está limitada a um máximo de 4 A; no entanto, a corrente combinada de todas as saídas está limitada à corrente nominal total.
Nos modelos de três saídas, estas podem fornecer a corrente de saída nominal completa; no entanto, a corrente de saída combinada de todas as saídas está limitada à corrente de saída nominal completa.
Aviso
Nota: Várias saídas não são reguladas individualmente, sendo aplicado um algoritmo de carga (ciclo de carga e tensão de carga) a todas as saídas.
[en] Accordingly all batteries will typically need to be the same chemistry type, and compatible with the common charge algorithm.
4.5. Iniciar um ciclo de carga novo
Um novo ciclo e carga vai começar quando:
A fase inicial estiver completa e a saída de corrente aumentar até à corrente de carga máxima durante 4 s (devido a uma carga ligada em simultâneo).
Se estiver configurada a corrente re-inicial; a corrente de saída supera a corrente de re-inicial nas fases de flutuação ou armazenagem durante 4 s (devido a uma carga ligada em simultâneo).
Pode carregar ou utilizar o botão MODE (modo) para selecionar um novo modo de carregamento.
A aplicação VictronConnect for utilizada para selecionar um novo modo de carga ou para modificar a função do modo de «Alimentação Elétrica » para «Carregador».
A VictronConnect permite desativar e reativar o carregador (através do interruptor no menu de definições).
Os terminais remotos permitem desativar e reativar o carregador (a partir de um interruptor externo ou do sinal BMS)
A alimentação CA tiver sido desconectada e reconectada
4.6. Calcular o tempo 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. Calcular o tempo de carga
Uma bateria de chumbo ácido apresenta um estado da carga (SoC) de aproximadamente 80 % quando a fase de carga inicial estiver completa.
A duração da fase de carga inicial Tbulk pode ser calculada como Tbulk = Ah/I, em que I é a corrente de carga (excluindo quaisquer cargas) e Ah é a capacidade da bateria esgotada abaixo dos 80 % de estado da carga (SoC).
Um período de absorção Tabs até 8 h pode ser necessário para recarregar completamente uma bateria descarregada em profundidade.
[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. Calcular o tempo de carga
Uma bateria de chumbo ácido apresenta um estado da carga (SoC) de aproximadamente 80 % quando a fase de carga inicial estiver completa.
A duração da fase de carga inicial Tbulk pode ser calculada como Tbulk = Ah/I, em que I é a corrente de carga (excluindo quaisquer cargas) e Ah é a capacidade da bateria esgotada abaixo dos 80 % de estado da carga (SoC).
[en] The absorption stage duration Tabs required to reach 100% SOC is typically less than 30 minutes.
Por exemplo, o tempo de carga de uma bateria de 100 Ah se for carregada com um carregador de 10 A para um SoC de aproximadamente 80 % é Tinicial = 100 x 80 % / 10 = 8 h.
[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