3. Przewodnik po projektowaniu systemu i wyborze BMS
W tym rozdziale opisano, jak akumulator współdziała z BMS oraz jak BMS współdziała z odbiornikami energii i ładowarkami w celu ochrony akumulatora. Informacje te są istotne do celów projektowania instalacji i wyboru najbardziej odpowiedniego BMS.
3.1. Maksymalna liczba akumulatorów w konfiguracji szeregowej, równoległej lub szeregowo/równoległej
W instalacji można połączyć nawet 50 akumulatorów Victron Lithium NG, niezależnie od zastosowanych Victron BMS NG. Umożliwia to stworzenie systemu magazynowania energii 12 V, 24 V i 48 V o pojemności nawet 384 kWh (192 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/300 Ah, 25,6 V/300 Ah i 51,2 V/100 Ah):
Napięcie układu | 12,8 V/300 Ah | Energia nominalna | 25,6 V/300 Ah | Energia nominalna | 51,2 V / 100 Ah | Energia nominalna |
---|---|---|---|---|---|---|
12 V | 50 w układzie równoległym | 192 kWh | n/d | n/d | n/d | n/d |
24 V | 50 w układzie 2S25P | 192 kWh | 50 w układzie równoległym | 384 kWh | n/d | n/d |
48 V | 48 w układzie 4S12P | 184 kWh | 50 w układzie 2S25P | 384 kWh | 50 w układzie równoległym | 256 kWh |
3.2. Sygnały alarmowe BMS i działania BMS
Sam akumulator monitoruje napięcia ogniw, prąd i temperaturę akumulatora. BMS stale przetwarza te dane i oprócz wyświetlania ich za pośrednictwem aplikacji VictronConnect i/lub urządzenia GX, w razie potrzeby generuje ostrzeżenia i alarmy, na przykład gdy napięcie ogniwa zbliża się do dolnej wartości granicznej lub w przypadku nadmiernego obniżenia temperatury akumulatora uniemożliwiającej jego ładowanie.
Celem zapewnienia akumulatorowi ochrony BMS wyłącza odbiorniki energii i/lub ładowarki lub generuje alarm wstępny, by dać wystarczająco dużo czasu na zastosowanie środków zaradczych.
Oto możliwe ostrzeżenia i alarmy dotyczące akumulatora oraz odpowiadające im działania BMS:
Sygnał alarmowy BMS | Działanie BMS |
---|---|
Ostrzeżenie wstępne o niskim napięciu ogniwa (≤ 3,0 V) | BMS generuje sygnał wstępnego alarmu |
Alarm niskiego napięcia ogniwa z minimalnym opóźnieniem 30 sekund (≤ 2,8 V) | BMS wyłącza odbiorniki energii |
Alarm wysokiego napięcia ogniwa (≥ 3,6 V) | BMS wyłącza ładowarki |
Alarm niskiej temperatury akumulatora (< 5 °C) | BMS wyłącza ładowarki |
Alarm wysokiej temperatury akumulatora (> 50 °C) | BMS wyłącza ładowarki |
Akumulator przekazuje te dane do BMS kablami 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 NG wykorzystują jedną lub obydwie z tych technologii. Rodzaje BMS i ich funkcje pokrótce opisano w kolejnych rozdziałach.
3.2.1. Wstępny sygnał alarmowy generowany przez BMS
Celem alarmu wstępnego jest ostrzeżenie użytkownika, że BMS wkrótce wyłączy odbiorniki energii, ponieważ jedno lub więcej ogniw osiągnęło wartość progową wstępnego alarmu napięcia ogniwa (3,0 V, zaprogramowaną na stałe). Zalecamy, by układ generujący alarm wstępny podłączyć do wzrokowego lub dźwiękowego urządzenia alarmowego. Po uruchomieniu alarmu wstępnego użytkownik może włączyć ładowarkę zapobiegając wyłączeniu instalacji prądu stałego.
Schemat przełączania
W przypadku nieuchronnego 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 zostaje wyłączony układ wyjściowy alarmu wstępnego BMS. W przypadku ponownego wzrostu napięcia (operator włączył ładowarkę lub zmniejszył obciążenie), gdy najniższe napięcie ogniwa wzrośnie powyżej 3,2 V, 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.
3.3. Modele BMS
Obecnie dostępny jest tylko Lynx Smart BMS NG a wkrótce pojawią się kolejne modele.
Typ BMS | Napięcie | Charakterystyka | Typowe stosowanie |
---|---|---|---|
12, 24 lub 48 V | Steruje odbiornikami energii i ładowarkami za pomocą sygnałów włączenia/wyłączenia Może sterować falownikiem/ładowarkami, ładowarkami słonecznymi i niektórymi ładowarkami DC i AC za pośrednictwem DVCC. Generuje sygnał wstępnego alarmu Stycznik 500 A lub 1000 A do odłączenia dodatniego przewodu instalacji Monitor akumulatorowy Bluetooth Umożliwia połączenie z urządzeniem GX poprzez VE.Can Można łączyć ze wszystkimi produktami Lynx M10 z systemem szyn zbiorczych 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 |
3.3.1. The Lynx Smart BMS NG
Lynx Smart BMS NG 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 kompatybilnymi urządzeniami Victron Energy za pośrednictwem DVCC.
W przypadku niskiego napięcia ogniw 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 ogniw, 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 NG na stronie produktu Lynx Smart BMS.
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 musi być co najmniej dwukrotnie większy od pojemności znamionowej akumulatora. Przykładowo, do akumulatora 200 Ah można bezpiecznie podłączyć alternator 400 A.
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.
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, natężenie prądu i napięcie ogniw, można monitorować przez Bluetooth za pomocą aplikacji VictronConnect za pośrednictwem BMS. W przypadku użycia urządzenia GX (z dostępem do internetu) w połączeniu z Lynx Smart BMS NG, dane będą również udostępniane w portalu VRM.
W przypadku zastosowania w układzie dodatkowego monitora akumulatorowego należy wprowadzić poniższe ustawienia, co zapewni poprawną kalkulację SoC oraz energii ładowania i rozładowania:
Sprawność ładowania należy ustawić na 99 %
Wykładnik Peukerta należy ustawić na 1,05
Sprawdź również, czy zewnętrzny monitor akumulatora jest zasilany z zacisku odbiornika energii BMS, a nie bezpośrednio z akumulatora, dzięki czemu nie dopuści się do przypadkowego rozładowania akumulatora.
Więcej informacji na temat monitorów akumulatorowych podano na stronie produktu Monitor akumulatora.