4. Drift
4.1. Laddningsalgoritm
Linjen av Phoenix Smart IP43 Charger är intelligenta flerstegsbatteriladdare som är särskilt framtagna för att optimera varje återladdningscykel och laddningsunderhåll i långa perioder.
Laddningsalgoritmen i flera steg inkluderar de individuella laddningssteg som beskrivs nedan:
Bulk
Batteriet laddas med maximal laddningsström tills spänningen stiger till den inställda absorptionsspänningen.
Bulkstegets längd beror på batteriets urladdningsnivå, batterikapaciteten och laddningsströmmen.
När bulksteget är komplett kommer batteriet att vara laddat till ungefär 80 % (eller >95 % för litiumjonbatterier) och kan åter sättas i drift om så krävs.
Absorption
Batteriet laddas vid den inställda absorptionsspänningen och laddningsströmmen stiger långsamt när batteriet närmar sig fulladdning.
Absorptionsstegets längd är som standard anpassningsbar och varierar på ett intelligent sätt beroende på batteriets urladdningsnivå som fastställs av längden på bulkladdningssteget.
Det anpassningsbara absorptionssteget kan variera mellan minst 30 minuter upp till en maxgräns på 8 timmar (eller enligt konfigurering) för ett djupt urladdat batteri.
Alternativt kan en fast absorptionstid väljas: en fast absorptionstid är den automatiska standardinställningen när litiumjonläge väljs.
Absorptionssteget kan även avslutas tidigare på grund av svansströmsinställningen (om aktiv), som är när laddningsströmmen sjunker under tröskelvärdet för svansström.
Rekonditionering
Batterispänningen försöker stiga till den inställda rekonditioneringsspänningen medan laddarens utgångsström är reglerad till 8 % av den nominella laddningsströmmen (t.ex. - max 1,2 A för en laddare på 15 A).
Rekonditionering är ett alternativ laddningssteg för blybatterier och rekommenderas inte för vanlig/cyklisk användning. Använd endast detta steg om det är nödvändigt för onödig användning eller överanvändning reducerar batteriets livslängd på grund av alltför hög gasbildning.
Den högre laddningsspänningen under rekonditioneringssteget kan delvis återhämta/upphäva försämringen av ett batteri på grund av sulfatering, något som oftast uppstår på grund av felaktig laddning eller om batteriet lämnas i ett djupt urladdat tillstånd en längre period (om det utförs i tid),
Rekonditioneringssteget kan även tillämpas emellanåt på våtcellsbatterier för att utjämna individuella cellspänningar och förhindra syrastratifiering.
Rekonditioneringssteget avslutas när batterispänningen stiger till den inställda rekonditioneringsspänningen eller efter en maximal varaktighet på en timme (eller enligt konfigurering).
Observera att det under vissa förhållande är möjligt att rekonditioneringssteget avslutas innan den konfigurerade rekonditioneringsspänningen har uppnåtts, exempelvis när laddaren samtidigt förser belastningen med ström, om batteriet inte var fulladdat innan rekonditioneringssteget påbörjades, om rekonditioneringens varaktighet är för kort (inställd på mindre än en timme) eller om laddarens utgångsström är otillräcklig i förhållande till batteriets/batteribankens kapacitet.
Float
Batterispänningen vidhålls enligt den konfigurerade floatspänningen för att förhindra urladdning.
När floatsteget har inletts är batteriet fulladdat och redo att användas.
Floatstegets längd är också adaptiv och varierar mellan fyra till åtta timmar beroende på längden absorptionsladdningssteget, vid vilken punkt laddaren fastställer att batteriet är i förvaringsläge.
Förvaring
Batterispänningen vidhålls enligt den konfigurerade förvaringsspänningen som är något lägre jämfört med floatspänningen för att minimera gasbildning och på så sätt förlänga batteriets livslängd när det inte används och laddas konstant.
Upprepad absorption
En absorberingsladdning på en timme kommer att ske automatiskt var sjunde dag (eller enligt konfigurering) för att fräscha upp batteriet och förhindra en långsam självurladdning när det är i förvaringsläge en längre period.
Indikatorlamporna visar det aktiva laddarläget, se bilden nedan:
4.2. Temperaturkompensation
Victrons linje av Phoenix Smart IP43 Charger kompenserar automatiskt för den konfigurerade laddningsspänningen baserat på omgivningstemperaturen (förutom för litiumjonläge eller vid manuell inaktivering).
Den optimala laddningsspänningen för ett blybatteri varierar omvänt med batteritemperaturen: automatisk temperaturbaserad kompensation av laddningsspänning tar bort behovet av särskilda laddningsspänningsinställningar i varma eller kalla omgivningar.
Under uppstart mäter laddaren den interna temperaturen och använder den som referens för temperaturkompensationen, men den inledande temperaturmätningen är begränsad till 25 °C eftersom det är okänt om laddaren fortfarande är varm från tidigare drift.
Eftersom laddaren genererar viss värme under drift används den interna temperaturmätningen endast dynamiskt om den anses pålitlig: när laddningsströmmen har sjunkit till en låg/obetydlig nivå och tillräckligt lång tid har förflutit för att laddarens temperatur ska ha stabiliserats.
För mer precis temperaturkompensation kan batteriets temperaturdata hämtas från en kompatibel batteriövervakare (såsom en BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense eller VE.Bus Smart dongle) via VE.Smart Networking - se avsnittet ”Drift - VE.Smart Networking” för mer information.
Den konfigurerade laddningsspänningen är relaterad till en nominell temperatur på 25 °C och en linjär temperaturkompensation sker mellan gränserna på 6 °C och 50 °C, baserat på den fabriksinställda temperaturkompensationskoefficienten på -16,2 mV/°C (32,4 mV/°C för 24 V-laddare/ -8,1 mV/°C för 6 V-laddare) eller enligt konfigurering.
Obs!
[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 möjliggör Bluetooth-anslutning och kommunikation mellan flera Victron-produkter.
Den här kraftfulla funktionen gör det möjligt för laddare att motta korrekt data avseende batterispänning (Volt-sense), laddningsström (Current-sense) och batteritemperatur (Temp-sense) från en kompatibel batteriövervakare (såsom en BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense eller VE.Bus Smart dongle) och/eller flera laddare att användas i samklang med synkroniserad laddning för att ytterligare förbättra laddningscykeln.
4.3.1. Spännings, temperatur- och strömsensor
Spänningssensor använder batterispänningsdata som är korrekt uppmätt direkt vid batteriterminalerna (eller väldigt nära) och ger den till laddaren, laddaren använder sedan den här spänningsdatan för att dynamisk öka utgångsspänningen och på ett precist sätt kompensera för spänningsfall över kablarna och anslutningarna mellan laddaren och batteriet.
Detta gör det möjligt för batteriet att laddas med exakt den spänning som har konfigurerats i laddaren, istället för en lägre spänning på grund av spänningsbortfall över kablarna och anslutningarna.
Spänningsfall är proportionerligt med laddningsströmmen och kabel-/anslutningsmotståndet (V=IxR), så spänningsfallet kan variera under laddningscykeln och kan vara ganska betydande vid laddning på högre laddningsström genom kablar och anslutningar med högre motstånd än optimalt. I det här fallet kommer spänningssensorn att vara särskilt förmånlig.
Observera att spänningssensorn inte tillåter användning av otillräckliga kabelkapaciteter eller anslutningar. För en pålitlig och säker drift ska kablarna och anslutningarna alltid ha kapacitet att bära den maximala strömmen (inklusive den felaktiga ström som krävs för att säkringen ska gå/ brytaren ska utlösas) i de särskilda installationsomständigheterna.
Temperatursensor använder batteritemperaturdata som är korrekt uppmätt direkt vid batteriterminaler eller på batteriets kropp och tillhandahåller den till laddaren, som sen använder den här temperaturdatan för att dynamiskt kompensera laddningsspänningen (minskar eller ökar) enligt den specificerade temperaturkoefficienten (X mV/°C).
Den optimala laddningsspänningen för ett blybaserat batteri varierar omvänt med batteritemperaturen med den nominella laddningsspänningen specificerad på 25°C: automatisk temperaturbaserad kompensation av laddningsspänning tar bort behovet av särskilda laddningsspänningsanpassningar i varma eller kalla omgivningar.
För litiumbatterier kvarstår den optimala laddningsspänningen konstant under alla normala driftstemperaturer, men litiumbatterier kan dock skadas permanent om de laddas i kalla miljöer, i det här fallet kan temperatursensordatan användas för att automatiskt inaktivera laddning i kalla miljöer (typiskt <5°C).
Strömsensor använder batteriströmdata som är korrekt uppmätt av batteriövervakarshunten (kräver en BMV eller SmartShunt) och tillhandahåller den till laddaren, som sen refererar till den här strömdatan (i motsats till laddarens utgångsström) för inställningen av svansström.
Svansströmsinställningen refererar till den minskade nivån av laddningsström (oftast i slutet av en fulladdningscykel) i förhållande till triggervärdet för att fastställa när batteriet är fulladdat och följaktligen när absorptionssteget kan avslutas (innan absorptionsstegets tidgräns uppnås). Användningen av svansström för att avsluta absorptionssteget är en mycket effektiv och vanlig metod för att ladda blysyrebaserade batterier på ett lämpligt sätt.
För att avsluta absorptionssteget vid rätt punkt är det viktigt att den faktiska strömmen som flödar in i batteriet refereras i förhållande till svansströmgränsvärdet, istället för laddarens utgångsström som kan vara påtagligt högre, om några belastningar förses med ström samtidigt som en del av laddaren kommer utgångsström att flöda direkt till belastningarna, vilket gör det mycket svårare eller omöjligt att uppnå svansströmsvillkoret utan strömsensor.
Flera kompatibla laddare kan läggas till ett vanligt VE.Smart Network och motta spänning-, temperatur och/eller strömsensordata från samma batteriövervakare. När flera kompatibla laddare är i ett vanligt VE.Smart Network synkroniseras även deras laddningsalgoritmer, se avsnittet ”Synkroniserad laddning” för ytterligare information.
4.3.2. Synkroniserad laddning
Synkroniserad laddning kapacitet som tillåter flera kompatibla laddare att kombineras i ett vanligt VE.Smart network, vilket gör det möjligt för laddarna att fungera tillsammans som om de vore en enda stor laddare.
Laddarna synkroniserar laddningsalgoritmen mellan dem utan behov av ytterligare maskinvara eller fysiska anslutningar och de ändrar laddningsstatus simultant.
Synkroniserad laddning fungerar genom att systematiskt prioritera alla laddare och genom att utse en av dem som ”master”. Den laddaren styr laddningssteget för alla andra laddare eller ”slavar”. Om den initiala ”mastern” kopplas bort från VE.Smart Network-nätet av någon anledning (om den är utom räckhåll för Bluetooth t.ex.) kommer en annan laddare automatiskt att utses till ”master” och tar över kontrollen. Detta kan upphävas om kommunikationen med den initiala ”mastern” (som har högre prioritet) återställs. ”Master”-laddaren kan inte väljas manuellt.
Synkroniserad laddning reglerar eller utjämnar inte strömutgången på flera laddare, varje laddare har fortfarande fullständig kontroll över sin egen strömutgång. Således är det normalt med varierande strömutgång mellan de olika laddarna (beroende på kabelmotstånd och andra faktorer) och det går inte att ställa in en strömutgångsbegränsning för hela systemet. För system där det är viktigt med en strömutgångsbegränsning för hela systemet bör du överväga att använda en GX-enhet med DVCC istället.
Synkroniserad laddning kan ställas in med olika modeller av laddare, förutsatt att de är kompatibla med VE.Smart Networking (detta inkluderar VE.Smart Network-kompatibla Blue Smart-laddare, Smart-laddare och MPPT-solcellsladdare). Laddning från MPPT-solcellsladdare ska inte prioriteras över laddare som försörjs av huvudnätet, så i vissa installationer (beroende på kabelmotstånd och andra faktorer) och laddningsvillkor är det möjligt att solcellsenergi underanvänds.
Synkroniserad laddning kan även användas tillsammans med en batteriövervakare (BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense eller VE.Bus Smart dongle) för att tillhandahålla spännings-, temperatur- och strömsensordata till laddarna i ett vanligt VE.Smart Network, se avsnittet ”Spänning-, temperatur- och strömsensor) för ytterligare information.
Om det inte finns en batteriövervakare som tillhandahåller strömsensordata (kräver en BMV eller SmartShunt), kombineras laddningsströmmen från varje enskild laddar av ”mastern” som referens gentemot svansströminställningen.
4.4. Utmatning från flera batterier
Laddarna med 1+1 och 3 utgångar har båda en integrerad FET-batteriisolator och innehåller därför isolerade utgångar.
Flera isolerade utgångar gör det möjligt för en enskild laddare att ladda flera batterier, samtidigt som den håller batterierna isolerade från varandra.
Med 1+1-modeller kan huvudutgången leverera den högsta märkströmmen och start/extrautgången är begränsad till maximalt 4 A. Däremot är den sammanlagda strömmen från alla utgångar begränsad till den fulla märkströmmen.
Modellerna med 3 utgångar kan leverera den högsta märkströmmen. Den kombinerade utgångsströmmen för alla utgångar är begränsad till den fulla utgångsmärkströmmen.
Obs!
Obs: Flera utgångar regleras inte individuellt, en laddningsalgoritm (laddningscykel och laddningsspänning) appliceras på alla utgångar.
[en] Accordingly all batteries will typically need to be the same chemistry type, and compatible with the common charge algorithm.
4.5. Inledning av en ny laddningscykel
En ny laddningscykel inleds när:
bulksteget är slutfört och utgångsströmmen ökar till den maximala laddningsströmmen i fyra sekunder (pga. en simultant ansluten belastning)
om re-bulkström är konfigurerad: strömutgången överstiger re-bulkströmmen i float- eller förvaringssteget i fyra sekunder (pga. en simultant ansluten belastning).
MODE-knappen trycks ned eller används för att välja ett nytt laddarläge.
VictronConnect används för att välja ett nytt laddningsläge eller för att ändra funktionen från ”Strömförsörjning” till ”Laddar”-läge.
VictronConnect används för att inaktivera eller återaktivera laddaren (via brytaren i inställningsmenyn).
Fjärrterminalerna används för att inaktivera eller återaktivera laddaren (från en extern brytare eller BMS-signal).
AC-strömmen har varit frånkopplad och återkopplad.
4.6. Uppskatta laddningstid
[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. Uppskatta laddningstid
Ett blybatteri har en laddningsstatus (SoC) på ca 80 % när bulkladdningssteget har slutförts.
Längden på bulksteget Tbulk kan beräknas som Tbulk = Ah / I, där I är laddningsströmmen (exklusive ev. belastningar) och Ah är den uttömda batterikapaciteten under 80 % SoC.
En absorptionsperiod Tabs på upp till 8 timmar kan krävas för att fullt återuppladda ett djupt urladdat batteri.
[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. Uppskatta laddningstid
Ett blybatteri har en laddningsstatus (SoC) på ca 80 % när bulkladdningssteget har slutförts.
Längden på bulksteget Tbulk kan beräknas som Tbulk = Ah / I, där I är laddningsströmmen (exklusive ev. belastningar) och Ah är den uttömda batterikapaciteten under 80 % SoC.
[en] The absorption stage duration Tabs required to reach 100% SOC is typically less than 30 minutes.
Laddningstiden för t.ex. ett helt urladdat 100 Ah-batteri som laddas med en 10 A-laddare till ca 80 % SoC är Tbulk = 100 x 80 % /10 = 8 timmar.
[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