3. Guida alla progettazione del sistema e alla selezione del BMS
Questo capitolo spiega come interagisce la batteria con il BMS e come interagisce quest’ultimo con i carichi e i caricabatterie per proteggere la batteria. Tali informazioni sono importanti per la progettazione del sistema e per scegliere il BMS più indicato per lo stesso.
3.1. Numero massimo di batterie configurate in serie, parallelo o serie/parallelo
In un sistema è possibile utilizzare fino a un totale di 20 batterie Lithium NG di Victron, indipendentemente dal BMS NG di Victron utilizzato. Ciò consente di avere sistemi di accumulo di energia da 12 V, 24 V e 48 V con un massimo di 384 kWh (192 kWh per un sistema da 12 V), a seconda della capacità utilizzata e del numero di batterie. Per i dettagli dell’impianto, consultare il capitolo Installazione.
Controllare la seguente tabella per sapere come raggiungere la massima capacità di accumulo (utilizzando come esempio batterie da 12,8 V/300 Ah, 25,6 V/300 Ah e 51,2 V/100 Ah):
Tensione del sistema | 12,8 V/300 Ah | Energia nominale | 25,6 V/300 Ah | Energia nominale | 51,2 V/100 Ah | Energia nominale |
|---|---|---|---|---|---|---|
12 V | 50 in parallelo | 192 kWh | na | na | na | na |
24 V | 50 in 2S25P | 192 kWh | 50 in parallelo | 384 kWh | na | na |
48 V | 48 in 4S12P | 184 kWh | 50 in 2S25P | 384 kWh | 50 in parallelo | 256 kWh |
3.2. Segnali di allarme e azioni del BMS
La batteria monitora le proprie tensioni delle celle, corrente e temperatura. Il BMS elabora costantemente questi dati e, oltre a visualizzarli tramite l'app VictronConnect e/o un dispositivo GX, crea avvisi e allarmi in base alle necessità, ad esempio quando è imminente una bassa tensione delle celle o la temperatura della batteria diventa troppo bassa per consentire la carica della batteria.
Al fine di proteggere la batteria, il BMS spegne le utenze e/o i caricabatterie oppure genera un preallarme per avere il tempo sufficiente a adottare le contromisure.
Questi sono i possibili avvisi e allarmi della batteria, nonché le corrispondenti azioni del BMS:
Segnale di allarme del BMS | Azione BMS |
|---|---|
Avviso di preallarme per bassa tensione cella (≤ 3,0 V) | Il BMS genera un segnale di preallarme |
Allarme per bassa tensione della cella con un ritardo minimo di 30 secondi (≤ 2,8 V) | Il BMS spegne i carichi |
Allarme per alta tensione cella (≥ 3,6 V) | Il BMS spegne i caricabatterie |
Allarme per bassa temperatura batteria (< 5 °C) | Il BMS spegne i caricabatterie |
Allarme per alta temperatura batteria (> 50 °C) | Il BMS spegne i caricabatterie |
La batteria comunica i suoi dati al BMS tramite i cavi BMS.
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Il BMS riceve una bassa tensione della cella da una cella della batteria
Se il sistema contiene più batterie, tutti i cavi BMS di tali batterie sono collegati in serie (collegamento a cascata). Il primo e l’ultimo cavo BMS sono collegati al BMS.
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Il BMS riceve un’alta tensione della cella da una cella in una configurazione a batterie multiple
La batteria è dotata di cavi BMS lunghi 50 cm. Se questi cavi sono troppo corti per raggiungere il BMS, possono essere prolungati mediante i cavi di estensione del BMS.
Il BMS può controllare carichi e caricabatterie in due modi:
Inviando un segnale elettrico o digitale di accensione/spegnimento al caricabatterie o al carico.
Collegando o scollegando fisicamente un carico o una sorgente di carica dalla batteria. Sia direttamente che mediante un BatteryProtect oppure un relè Cyrix Li-ion.
Tutti i tipi di BMS disponibili per le batterie NG si basano su una o su entrambe queste tecnologie. I tipi di BMS e le loro funzionalità sono descritti brevemente nei prossimi capitoli.
 Il BMS invia un segnale di accensione/spegnimento a un carico o a un caricabatterie |  Il BMS si collega o si scollega da un carico o da un caricabatterie |
3.2.1. Segnale di preallarme del BMS
Lo scopo del preallarme è quello di avvisare che il BMS sta per spegnere i carichi perché una o più celle hanno raggiunto la soglia di preallarme per sottotensione della cella (3,0 V, codificata). Si consiglia di collegare l'uscita di preallarme del BMS a un dispositivo di allarme visivo o acustico. Quando si attiva il preallarme, l'utente può accendere un caricabatterie per evitare che il sistema CC si spenga.
Comportamento di commutazione
In caso di imminente spegnimento per sottotensione, si accende l'uscita di preallarme del BMS. Se la tensione dovesse continuare a diminuire, i carichi verranno spenti (disconnessione del carico) e, allo stesso tempo, l'uscita di preallarme si spegnerà di nuovo. Se la tensione sale di nuovo (l’operatore ha attivato un caricabatterie o ha ridotto il carico) l’uscita di preallarme si spegnerà dopo che la tensione più bassa della cella sia salita al di sopra dei 3,2 V.
Il BMS garantisce un ritardo minimo di 30 secondi tra l'attivazione del preallarme e la disconnessione del carico. Tale ritardo serve a concedere all'operatore un tempo minimo per evitare lo spegnimento.
3.3. Modelli di BMS
Attualmente è disponibile solo il Lynx Smart BMS NG, ma altri modelli sono previsti a breve.
Tipo di BMS | Tensione | Caratteristiche | Applicazioni più comuni |
|---|---|---|---|
 Lynx Smart BMS 500 A NG e Lynx Smart BMS 1000 A NG | 12, 24 o 48 V | Controlla i carichi e i caricabatterie tramite segnali di accensione/spegnimento Può controllare inverter/caricabatterie, caricabatterie solari e alcuni caricabatterie CC e CA tramite il DVCC. Genera un segnale di preallarme Contattore da 500 A o 1000 A per scollegare il polo positivo del sistema Monitoraggio batteria Bluetooth Si può collegare a un dispositivo GX tramite VE.Can Si può abbinare a tutti i prodotti sistema di sbarre M10 Lynx On/Off/Standby remoto tramite l'app VictronConnect o un dispositivo GX Installato nel polo positivo e negativo del sistema Lettura Istantanea via Bluetooth | Sistemi più grandi con integrazione digitale o quando è necessario un relè di sicurezza integrato. Anche per sistemi con inverter/caricabatterie se è presente il dispositivo GX. |
3.3.1. Lynx Smart BMS NG
Il Lynx Smart BMS NG si utilizza in sistemi di medie e grandi dimensioni che contengono carichi CC e carichi CA tramite inverter o inverter/caricabatterie, ad esempio su yacht o veicoli ricreativi. Questo BMS è dotato di un contattore che scollega il sistema CC, di una "Disconnessione del carico” e una "Disconnessione della carica", di un contatto di "preallarme" e di un monitor della batteria. Inoltre, può essere collegato a un dispositivo GX e controllare le apparecchiature Victron Energy tramite il DVCC.
In caso di bassa tensione della cella, il BMS invierà un segnale di “Disconnessione del carico” per spegnere il carico (o i carichi).
Prima di spegnere il carico, invia un segnale di preallarme, che indica l’imminente bassa tensione della cella.
In caso di alta tensione della cella, o bassa/alta temperatura della batteria, il BMS invia un segnale di “Disconnessione della carica” per spegnere il o i caricabatterie.
Se le batterie si scaricano (o vengono sovraccaricate) ulteriormente, il contattore si apre, scollegando efficacemente il sistema CC per proteggere la batteria.
Per ulteriori informazioni, consultare il manuale del Lynx Smart BMS NG, disponibile nella pagina prodotto del Lynx Smart BMS.
Lynx Smart BMS NG |
Il Lynx Smart BMS NG scollega i carichi e i caricabatterie tramite i segnali di “disconnessione del carico” e “disconnessione della carica” e controlla l’inverter/caricabatterie tramite un dispositivo GX. Se la batteria si scarica ulteriormente, il BMS la scollega dal sistema CC. |
3.4. Carica mediante alternatore
Rispetto alle batterie al piombo-acido, quelle al litio hanno una resistenza interna molto bassa e accettano una corrente di carica molto più elevata. Occorre prestare particolare attenzione per evitare di sovraccaricare l'alternatore:
Assicurarsi che la corrente nominale dell'alternatore sia almeno doppia rispetto alla capacità nominale della batteria. Ad esempio, un alternatore da 400 A può essere collegato in sicurezza a una batteria da 200 Ah.
Utilizzare un alternatore dotato di un regolatore a temperatura controllata. In questo modo si evita il surriscaldamento dell'alternatore.
Utilizzare un dispositivo di limitazione della corrente, come un caricabatterie CC-CC o un convertitore CC-CC, tra l’alternatore e la batteria di avviamento.
Per ulteriori informazioni sul caricamento delle batterie al litio dotate di alternatore, vedere il blog e il video Carica dell'alternatore al litio.
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Carica dall’alternatore
3.5. Monitoraggio della batteria
I parametri comuni della batteria, come la tensione, la temperatura, la corrente e le tensioni delle celle, possono essere letti tramite Bluetooth utilizzando l'app VictronConnect tramite il BMS. Se si utilizza un dispositivo GX (con Internet) insieme a un Lynx Smart BMS NG, i dati saranno disponibili anche sul portale VRM.
Se, per qualche motivo, nel sistema si utilizza un monitor della batteria aggiuntivo, assicurarsi che le seguenti impostazioni siano eseguite in modo che il calcolo del SoC e dell'energia caricata e scaricata avvenga correttamente:
Impostare l’efficienza di carica sul 99 %
Impostare il coefficiente di Peukert su 1,05
Assicurarsi inoltre che il monitor della batteria esterno sia alimentato dal terminale di carico del BMS e non direttamente dalla batteria, per evitare di scaricarla accidentalmente.
Per ulteriori informazioni sui monitor della batteria, vedere la pagina prodotto del Monitor della batteria.