3. Przewodnik po projektowaniu systemu i wyborze BMS
W tym rozdziale opisano kwestie, które – celem zapewnienia ochrony akumulatora – należy wziąć pod uwagę w zakresie interakcji akumulatora z BMS oraz interakcji BMS z odbiornikami energii i ładowarkami. Informacje te mają istotne znaczenie podczas zaprojektowania instalacji, jak również ułatwiają wybór najbardziej odpowiedniego BMS.
3.1. Maksymalna liczba akumulatorów w konfiguracji szeregowej, równoległej lub szeregowo/równoległej
W instalacji można połączyć nawet 20 akumulatorów Victron Lithium Battery Smart, niezależnie od używanego systemu Victron BMS. Umożliwia to stworzenie systemu magazynowania energii 12 V, 24 V i 48 V o pojemności nawet 102 kWh (84 kWh w przypadku instalacji 12 V), w zależności od liczby akumulatorów i ich pojemności. Więcej informacji na temat instalacji podano w rozdziale Montaż.
W poniższej tabeli przedstawiono sposób uzyskania maksymalnej pojemności magazynowej akumulatorów (na przykładzie akumulatorów 12,8 V/330 Ah i 25,6 V/200 Ah):
Napięcie układu | 12,8 V / 330 Ah | Energia nominalna | 25,6 V / 200 Ah | Energia nominalna |
---|---|---|---|---|
12 V | 20 w układzie równoległym | 84 kWh | n/d | n/d |
24 V | 20 w układzie 2S10P | 84 kWh | 20 w układzie równoległym | 102 kWh |
48 V | 20 w układzie 4S5P | 84 kWh | 20 w układzie 2S10P | 102 kWh |
3.2. Sygnały alarmowe akumulatora i działania BMS
Napięcie ogniw i temperatura akumulatora są monitorowane przez sam akumulator. W przypadku przekroczenia normalnego zakresu do BMS wysyłany jest alarm.
Celem zapewnienia akumulatorowi ochrony BMS wyłącza odbiorniki energii i/lub ładowarki lub, w chwili otrzymania odpowiedniego sygnału z akumulatora, generuje alarm wstępny.
Oto możliwe ostrzeżenia i alarmy dotyczące akumulatora oraz odpowiadające im działania BMS:
Sygnał alarmowy akumulatora | Działanie BMS |
---|---|
Ostrzeżenie wstępne o niskim napięciu ogniwa | BMS generuje sygnał wstępnego alarmu |
Alarm niskiego napięcia ogniwa | BMS wyłącza odbiorniki energii |
Alarm wysokiego napięcia ogniwa | BMS wyłącza ładowarki |
Alarm niskiej temperatury akumulatora | BMS wyłącza ładowarki |
Alarm wysokiej temperatury akumulatora | BMS wyłącza ładowarki |
Akumulator przekazuje te alarmy do BMS za pośrednictwem kabli BMS.
Jeśli instalacja składa się w kilku akumulatorów, wszystkie kable BMS akumulatorów są połączone szeregowo (połączone łańcuchowo). Do BMS podłączony jest pierwszy i ostatni kabel BMS.
Akumulator wyposażony jest w kable BMS o długości 50 cm. W sytuacji, gdy takie kable okażą się zbyt krótkie, można użyć przedłużaczy BMS.
BMS może kontrolować odbiorniki energii i ładowarki na dwa sposoby:
Wysyłając elektryczny lub cyfrowy sygnał włączenia/wyłączenia do ładowarki lub odbiornika energii.
Poprzez fizyczne podłączenie lub odłączenie odbiornika energii lub źródła energii od akumulatora. Może to zrobić bezpośrednio lub korzystając z BatteryProtect lub przekaźnika Cyrix Li-ion.
Wszystkie dostępne typy BMS dla akumulatorów litowych wykorzystują jedną lub obydwie z tych technologii. Rodzaje BMS i ich funkcje pokrótce opisano w kolejnych rozdziałach.
3.2.1. Wstępny sygnał alarmowy
Celem alarmu wstępnego jest ostrzeżenie użytkownika, że BMS wkrótce wyłączy odbiorniki energii, ponieważ jedno lub więcej ogniw osiągnęło konfigurowalny (za pośrednictwem VictronConnect) próg wstępnego alarmu wstępnego napięcia ogniwa. Przykładowo, użytkownikowi zależy na wczesnym ostrzeżenie o wyłączeniu odbiorników energii podczas manewrowania łodzią lub o wyłączeniu świateł w nocy. Zalecamy, by układ generujący alarm wstępny podłączyć do wyraźnie widocznego lub słyszalnego urządzenia alarmowego. Po uruchomieniu alarmu wstępnego użytkownik może włączyć ładowarkę zapobiegając wyłączeniu instalacji prądu stałego.
Schemat przełączania
W przypadku bliskiego wyłączenia z powodu zbyt niskiego napięcia włącza się układ wyjściowy alarmu wstępnego BMS. W przypadku dalszego spadku napięcia odbiorniki energii ulegają wyłączeniu (odłączenie obciążenia), po czym układ wyjściowy alarmu wstępnego BMS zostaje wyłączony. W przypadku ponownego wzrostu napięcia, tj. gdy najniższe napięcie ogniwa wzrośnie powyżej 3,2 V (operator włączył ładowarkę lub zmniejszył obciążenie) układ wyjściowy alarmu wstępnego ulega wyłączeniu.
System BMS zapewnia minimalne 30-sekundowe opóźnienie pomiędzy włączeniem alarmu wstępnego a odłączeniem odbiorników. Dzięki temu opóźnieniu użytkownik ma czas, by podjąć stosowne działania zapobiegające wyłączeniu.
Prosimy mieć na uwadze, że akumulatory starszego typu mogą nie obsługiwać funkcji alarmu wstępnego.
3.3. Modele BMS
Do wyboru istnieje 7 różnych modeli BMS których można użyć z akumulatorami Lithium Smart Battery. Poniżej omówiono różnice pomiędzy nimi oraz ich typowe zastosowanie. Więcej informacji podano również w rozdziale Przegląd BMS.
Typ BMS | Napięcie | Charakterystyka | Typowe stosowanie | |
---|---|---|---|---|
12, 24 lub 48 V | Steruje odbiornikami energii i ładowarkami za pomocą sygnałów włączenia/wyłączenia. Generuje sygnał wstępnego alarmu Uwaga: Model smallBMS wcześniej nosił nazwę miniBMS. | Małe instalacje bez falownika/ładowarek. | ||
12, 24 lub 48 V | Staruje MultiPlus lub Quattro przez VE.Bus. Steruje odbiornikami energii i ładowarkami za pomocą sygnałów włączenia/wyłączenia. Generuje sygnał wstępnego alarmu Zaciski zdalnego włączenia/wyłączenia Gniazdo panelu zdalnego do łączności z urządzeniem GX lub DMC w celu sterowania stanem przełącznika falownika/ładowarki (włączenie/wyłączenie/tylko ładowarka). Dodatkowe zaciski wejściowe i wyjściowe zasilania do zasilania urządzenia GX. | Instalacje z falownikiem/ładowarkami. | ||
12, 24 lub 48 V | Steruje MultiPlus lub Quattro przez VE.Bus. Steruje odbiornikami energii i ładowarkami za pomocą sygnałów włączenia/wyłączenia. Generuje sygnał wstępnego alarmu | Instalacje z falownikiem/ładowarkami. | ||
12, 24 lub 48 V | Dostępny w dwóch wersjach: 500 A (z przyłączami szyn zbiorczych M8) i 1000 A (z przyłączami szyn zbiorczych M10) Steruje odbiornikami energii i ładowarkami za pomocą sygnałów włączenia/wyłączenia Może sterować falownikami/ładowarkami, ładowarkami słonecznymi, ładowarkami akumulatorowymi Orion XC DC-DC i niektórymi ładowarkami AC za pośrednictwem DVCC. Generuje sygnał wstępnego alarmu Wbudowany stycznik 500 A lub 1000 A działa jako awaryjny mechanizm zabezpieczający, a także służy jako zdalnie sterowany główny wyłącznik instalacji Monitor akumulatorowy Bluetooth Umożliwia połączenie z urządzeniem GX poprzez VE.Can Zdalne włączanie/wyłączanie/tryb czuwania za pośrednictwem aplikacji VictronConnect lub urządzenia GX Montowany w linii plusowej lub minusowej instalacji Błyskawiczny odczyt przez Bluetooth | Większe instalacje z integracją cyfrową lub gdy konieczny jest wbudowany przekaźnik bezpieczeństwa Również instalacje z falownikami/ładowarkami, jeśli obecne jest urządzenie GX | ||
12 V | Dedykowane gniazdo alternatora 100 A. Steruje odbiornikami energii i ładowarkami za pomocą sygnałów włączenia/wyłączenia. Generuje sygnał wstępnego alarmu Bluetooth. Montowany w linii plusowej instalacji. | Stosunkowo małe instalacje z alternatorem. | ||
12 V | Dedykowane gniazdo alternatora 100 A. Dedykowane gniazdo instalacji DC 200 A. Steruje odbiornikami energii i ładowarkami za pomocą sygnałów włączenia/wyłączenia. Generuje sygnał wstępnego alarmu Bluetooth. Montowany w linii plusowej instalacji. | Stosunkowo małe instalacje z alternatorem i odbiornikami prądu stałego. | ||
12 V | Dedykowane gniazdo alternatora 80 A. Dedykowane gniazdo odbiornika energii i ładowarki 200 A Montowany w linii minusowej instalacji. Prosimy pamiętać, że w wielu instalacjach nie jest to najlepsze rozwiązanie. | Stosunkowo małe instalacje z alternatorem i odbiornikami prądu stałego, lecz bez falownika/ładowarki. Uwaga: Okres eksploatacyjny tego BMS dobiegł końca. Zamiast niego należy użyć Smart BMS CL 12/100 lub Smart BMS 12/200. |
3.3.1. Small BMS
SmallBMS jest wyposażony w „odłącznik obciążenia”, „odłącznik ładowania” i styk alarmu wstępnego.
W przypadku niskiego napięcia ogniwa smallBMS wysyła sygnał „odłączenia obciążenia” powodujący odłączenie odbiorników energii.
Przed odłączeniem odbiorników energii wysyła wstępny sygnał alarmowy informujący o bliskim, krytycznym poziomie napięcia ogniwa.
W przypadku wysokiego napięcia ogniwa, albo niskiej lub wysokiej temperatury akumulatora, smallBMS wysyła sygnał „odłączenia ładowania” powodujący odłączenie ładowarki/ładowarek.
Więcej informacji podano na stronie produktu smallBMS.
3.3.2. VE.Bus BMS V2
VE.Bus BMS V2 to kolejna generacja systemu zarządzania akumulatorami VE.Bus (BMS). Zaprojektowano go z myślą o wzajemnym połączeniu z akumulatorem Lithium Battery Smart firmy Victron i jego ochrony w systemach wyposażonych w falowniki lub falowniki/ładowarki Victron z komunikacją VE.Bus. Oferuje nowe funkcje, np. dodatkowe gniazda wejściowe i wyjściowe zasilania urządzenia GX, gniazda zdalnego włączania/wyłączania oraz łączności z urządzeniami GX. Eliminuje ograniczenia swojego poprzednika w zakresie zdalnego przełączania stanu falownika/ładowarki, tj. za pośrednictwem urządzenia GX lub klucza sprzętowego VE.Bus Smart.
Podobnie jak SmallBMS, również wyposażony jest w „odłącznik obciążenia”, „odłącznik ładowania” i styk alarmu wstępnego.
W przypadku niskiego napięcia ogniwa VE.Bus BMS V2 wysyła sygnał „odłączenia obciążenia” powodujący wyłączenie odbiornika/odbiorników energii, a także, korzystając z łączności VE.Bus, wyłącza falownik/ładowarkę.
Przed odłączeniem odbiorników energii wysyła wstępny sygnał alarmowy ostrzegający o bliskim, krytycznym poziomie napięcia ogniwa.
W przypadku wysokiego napięcia ogniwa lub wysokiej/niskiej temperatury akumulatora, VE.Bus BMS V2 wysyła sygnał „odłączenia ładowania” powodujący wyłączenie ładowarki/ładowarek oraz wyłączenie ładowarkę falownika/ładowarki.
Wraz z VE.Bus BMS V2 dostarczane są wykrywacz napięcia w sieci i krótki kabel UTP RJ45. Są one potrzebne do wykrycia sieci po wyłączeniu falownika/ładowarki przez BMS.
Uwaga
W przypadku falowników/ładowarek serii MultiPlus-II lub Quattro-II czujnik sieci nie jest wymagany.
Więcej informacji podano w instrukcji obsługi VE.Bus BMS V2 na na stronie produktu VE.Bus BMS.
3.3.3. VE.Bus BMS
VE.Bus BMS jest używany w instalacji, w której znajduje się jeden lub kilka falowników/ładowarek Victron Energy. VE.Bus BMS komunikuje się bezpośrednio z falownikiem/ładowarką poprzez VE.Bus. Wyposażony jest również w „odłącznik obciążenia”, „odłącznik ładowania” i styk alarmu wstępnego.
W przypadku niskiego napięcia ogniwa VE.Bus BMS wysyła sygnał „odłączenia obciążenia” powodujący wyłączenie odbiornika/odbiorników energii, a także wyłącza falownik falownika/ładowarki.
Przed odłączeniem odbiorników energii wysyła wstępny sygnał alarmowy ostrzegający o bliskim, krytycznym poziomie napięcia ogniwa.
W przypadku wysokiego napięcia ogniwa lub wysokiej/niskiej temperatury akumulatora, VE.Bus BMS wysyła sygnał „odłączenia ładowania” powodujący wyłączenie ładowarki/ładowarek oraz wyłączenie ładowarkę falownika/ładowarki.
Wraz z VE.Bus BMS dostarczane są wykrywacz napięcia w sieci i krótki kabel UTP RJ45. Są one potrzebne do wykrycia sieci po wyłączeniu falownika/ładowarki przez BMS.
Uwaga
W przypadku falowników/ładowarek serii MultiPlus-II lub Quattro-II czujnik sieci nie jest wymagany.
Więcej informacji podano w instrukcji obsługi VE.Bus BMS na na stronie produktu VE.Bus BMS.
3.3.4. Lynx Smart BMS
Lynx Smart BMS, dostępny w dwóch wersjach: 500 A (z przyłączami szyn zbiorczych M8) i 1000 A (z przyłączami szyn zbiorczych M10), stosuje się w średnich i dużych instalacjach, w których obecne są odbiorniki prądu stałego i przemiennego, na przykład na jachtach lub w kamperach, a wykorzystuje falowniki lub falowniki/ładowarki. Ten BMS jest wyposażony w stycznik odłączający instalację prądu stałego, „odłącznik obciążenia”, „odłącznik ładowania”, styk alarmu wstępnego i monitor akumulatora. Oprócz tego można go podłączyć do urządzenia GX i sterować urządzeniami Victron Energy za pośrednictwem DVCC.
W przypadku niskiego napięcia ogniwa Lynx Smart BMS wysyła sygnał „odłączenia obciążenia” powodujący odłączenie odbiorników energii.
Przed odłączeniem odbiornika energii wysyła sygnał alarmu wstępnego informujący o bliskim, niskim poziomie napięcia ogniwa.
W przypadku wysokiego napięcia ogniwa, albo niskiej lub wysokiej temperatury akumulatora, BMS wysyła sygnał „odłączenia ładowania” powodujący odłączenie ładowarki/ładowarek.
W przypadku dalszego rozładowania akumulatorów (lub przeładowania) stycznik się otwiera, skutecznie odłączając instalację prądu stałego i zapewniając w ten sposób ochronę dla akumulatorów.
Więcej informacji podano w instrukcji obsługi Lynx Smart BMS, dostępnej na stronie produktu Lynx Smart BMS.
3.3.5. Smart BMS CL 12/100
Smart BMS CL 12/100 wyposażony jest w „odłącznik obciążenia”, „odłącznik ładowania” i styk alarmu wstępnego. Ten BMS posiada również dedykowane gniazdo alternatora, które ogranicza prąd alternatora. Można go ustawić na różne wartości prądu aż do 100 A.
W przypadku niskiego napięcia ogniwa BMS CL 12/100 wysyła sygnał „odłączenia obciążenia” powodujący odłączenie odbiorników energii.
Przed odłączeniem odbiorników energii wysyła wstępny sygnał alarmowy informujący o bliskim, krytycznym poziomie napięcia ogniwa.
W przypadku wysokiego napięcia ogniwa, albo niskiej lub wysokiej temperatury akumulatora, BMS CL 12/100 wysyła sygnał „odłączenia ładowania” powodujący odłączenie ładowarki/ładowarek.
Złącze alternatora steruje prądem alternatora i go ogranicza.
Więcej informacji podano na stronie produktu Smart BMS CL 12/100.
3.3.6. Smart BMS 12/200
Smart BMS 12/200 wyposażony jest w „odłącznik obciążenia”, „odłącznik ładowania” i styk alarmu wstępnego. Ten BMS jest również wyposażony w dedykowane gniazda alternatora i instalacji. Gniazdo alternatora ogranicza prąd alternatora. Można go ustawić na różne wartości prądu aż do 100 A. Gniazdo instalacji służy do podłączenia instalacji prądu stałego, a można z niego korzystać zarówno do ładowania, jak i rozładowywania akumulatora.
W przypadku niskiego napięcia ogniwa Smart BMS 12/200 wysyła sygnał „odłączenia obciążenia” powodujący odłączenie odbiorników energii oraz odłączenie gniazda System+.
Przed odłączeniem odbiorników energii wysyła wstępny sygnał alarmowy informujący o bliskim, krytycznym poziomie napięcia ogniwa.
W przypadku wysokiego napięcia ogniwa, albo niskiej lub wysokiej temperatury akumulatora, Smart BMS 12/200 wysyła sygnał „odłączenia ładowania” powodujący odłączenie ładowarki/ładowarek.
Złącze alternatora steruje prądem alternatora i go ogranicza.
Więcej informacji podano na stronie produktu Smart BMS 12/200.
3.4. Ładowanie z alternatora
W porównaniu z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi, akumulatory litowe mają bardzo niską rezystancję wewnętrzną i wytrzymują znacznie większy prąd ładowania. Należy zachować szczególną ostrożność, aby nie dopuścić do przeciążenia alternatora:
Prąd znamionowy alternatora powinien być co najmniej dwukrotnie większy od znamionowej pojemności akumulatora. Na przykład, alternator 400 A można bezpiecznie podłączyć do akumulatora 200 Ah.
Należy używać alternatora wyposażonego w regulator sterowany temperaturą. Zapobiegnie to przegrzaniu alternatora.
Pomiędzy alternatorem a akumulatorem rozruchowym należy zastosować ogranicznik prądu, np. ładowarkę DC-DC lub przetwornicę DC-DC.
Należy użyć BMS z gniazdem alternatora z wbudowanym ogranicznikiem prądu, np. Smart BMS CL 12/100 lub Smart BMS 12/200.
Więcej informacji na temat ładowania akumulatorów litowych za pomocą alternatora można znaleźć na blogu i filmie poświęconym ładowaniu akumulatorów litowych z alternatora.
3.5. Monitorowanie akumulatorów
Typowe parametry akumulatora, tj. napięcie akumulatora, temperatura akumulatora i napięcie ogniw, można monitorować przez Bluetooth za pomocą aplikacji VictronConnect. Jednakże akumulator nie jest wyposażony w funkcję monitorowania jego stanu naładowania. Do monitorowania stanu naładowania należy użyć Lynx Smart BMS lub uzupełnić instalację o monitor akumulatora, np. BMV lub SmartShunt.
W przypadku użycia monitora akumulatora wraz z akumulatorem litowym, dwie poniższe wartości należy ustawić następująco:
Sprawność ładowania należy ustawić na 99 %
Wykładnik Peukerta należy ustawić na 1,05
Więcej informacji na temat monitorów akumulatorowych podano na stronie produktu Monitor akumulatora.
Po uzupełnieniu instalacji o monitor akumulatora należy zdecydować o sposobie zasilania monitor akumulatora. Istnieją dwie możliwości:
| |
|