5. Betrieb
5.1. Überwachung & Steuerung
Ein BMS ist immer Voraussetzung für die Überwachung und Steuerung der Batterie.
Die Parameter der Batterie können auf verschiedene Weise ausgelesen werden:
Über Bluetooth mit der VictronConnect App
Über VictronConnect Remote (VC-R): Voraussetzung dafür ist der Anschluss eines GX-Geräts an ein Lynx Smart BMS NG und die Übertragung der Daten an das VRM-Portal.
Über das VRM-Portal: Voraussetzung dafür ist der Anschluss eines GX-Geräts an ein Lynx Smart BMS NG und die Übertragung der Daten an das VRM-Portal.
Je nach Übertragungsweg können folgende Parameter ausgelesen werden:
Batterieparameter | Bluetooth | GX-Gerät | VC-R | VRM |
|---|---|---|---|---|
Balancer-Status | Ja | |||
Min. und max. Zellspannung | Ja | Ja | Ja | Ja |
Min. und max. Zelltemperatur | Ja | Ja | Ja | Ja |
Anzahl der Batterien | Ja | Ja | Ja | Ja |
Anzahl der Batteriezellen | Ja | Ja | Ja | Ja |
Anzahl der in Reihe geschalteten Batterien | Ja | Ja | Ja | Ja |
Anzahl der parallel geschalteten Batterien | Ja | Ja | Ja | Ja |
Seriennummer | Ja | Nein | Nein | Nein |
Kapazität | Ja | Nein | Nein | Nein |
Firmware-Version | Ja | Nein | Nein | Nein |
Batteriespannung | Ja | Ja | Ja | Ja |
Batterietemperatur | Ja | Ja | Ja | Ja |
Batteriestrom | Ja | Nein | Nein | Nein |
Spannung der einzelnen Zellen | Ja | Nein | Nein | Nein |
5.1.1. Überwachung der Batterie über VictronConnect
Die VictronConnect App kann zur Überwachung der Batterie über Bluetooth oder VC-R verwendet werden. In der Tabelle im vorherigen Abschnitt sind die verfügbaren Parameter für jeden Anschluss aufgeführt.
Gehen Sie wie folgt vor, um die Parameter der Batterie zu überprüfen
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Beachten Sie, dass Warn-, Alarm- oder Fehlermeldungen nur angezeigt werden, wenn eine aktive Verbindung zur Batterie über VictronConnect besteht. Die App ist weder im Hintergrund noch bei ausgeschaltetem Bildschirm aktiv.
5.1.2. Überwachung der Batterie über ein GX-Gerät
Die Batterieparameter können auch mit einem GX-Gerät über die Remote Console in Verbindung mit einem Lynx Smart BMS NG ausgelesen werden. In der Tabelle im vorherigen Abschnitt sind die verfügbaren Parameter für jeden Anschluss aufgeführt.
Gehen Sie wie folgt vor, um die Parameter der Batterie zu überprüfen
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5.1.3. Überwachung der Batterie über das VRM-Portal
Die Batterieparameter können auch über das VRM-Portal ausgelesen werden (Voraussetzung ist ein GX-Gerät in Verbindung mit einem Lynx Smart BMS NG, das seine Daten an VRM überträgt). In der Tabelle im vorherigen Abschnitt sind die verfügbaren Parameter für jeden Anschluss aufgeführt.
Die Parameter der Batterie können über die Registerkarte „Erweitert“ angezeigt werden. Für weitere Informationen lesen Sie bitte unsere Dokumentation zum VRM-Portal.
5.2. Batterie laden und entladen
Dieses Kapitel beschreibt den Lade-, Entlade- und Zellenausgleichsprozess ausführlicher für diejenigen, die sich für den technischen Hintergrund interessieren.
5.2.1. Aufladen der Batterie und empfohlene Ladeeinstellungen
Empfohlene Batterieladegeräte
Stellen Sie sicher, dass Ihr Ladegerät den richtigen Strom und die richtige Spannung für die Batterie liefert. Verwenden Sie also kein 24 Volt-Ladegerät für eine 12 Volt-Batterie.
Es wird außerdem empfohlen, dass das Ladegerät über ein Ladeprofil / einen Ladealgorithmus verfügt, das/der der Chemie der Batterie (LiFePO4) entspricht, oder über ein benutzerdefiniertes Profil, das an die entsprechenden Ladeparameter der Lithium-Batterie angepasst werden kann. Alle Victron-Ladegeräte (Wechselstromladegeräte einschließlich Wechselrichter/Ladegeräte, Solarladegeräte und DC-DC-Ladegeräte) haben diese voreingestellten Ladeprofile integriert. Stellen Sie sicher, dass dieses Profil ausgewählt ist. Siehe auch die jeweiligen Handbücher der Ladegeräte.
Empfohlene Ladegeräteinstellungen
Die wichtigsten Ladeparameter sind Konstantspannung, Konstantspannungsdauer und Erhaltungsspannung.
Konstantspannung: 14,2 V für eine 12,8-V-Lithium-Batterie (28,4 V / 56,8 V für ein 24-V- oder 48-V-System)
Konstantspannungsdauer: Wir empfehlen eine Konstantspannungsdauer von mindestens 2 Stunden pro Monat für wenig zyklisch betriebene Systeme, wie z. B. Backup- oder USV-Anwendungen, und 2 bis 4 Stunden pro Monat für stärker zyklisch betriebene Systeme (netzunabhängig oder ESS). Dadurch hat der Balancer genügend Zeit, um die Zellen richtig auszugleichen.
Erhaltungsspannung: 13,5 V für eine 12,8-V-Lithium-Batterie (27 V / 54 V für ein 24-V- oder 48-V-System)
Einige Ladeprofile bieten einen Speichermodus. Für eine Lithium-Batterie ist dies nicht erforderlich, aber wenn das Ladegerät über einen Speichermodus verfügt, stellen Sie diesen auf den gleichen Wert wie die Erhaltungsspannung ein.
Einige Ladegeräte verfügen über eine Massespannungseinstellung. Ist dies der Fall, stellen Sie die Massespannung auf denselben Wert wie die Konstantspannung ein.
Eine temperaturkompensierte Ladung ist für Lithium-Batterien nicht erforderlich; deaktivieren Sie die Temperaturkompensation oder stellen Sie die Temperaturkompensation in Ihren Batterieladegeräten auf 0 mV/°C ein.
Empfohlener Ladestrom
Auch wenn die Batterie mit einem viel höheren Ladestrom geladen werden kann (siehe Technische Daten für den maximalen fortlaufenden Ladestrom), empfehlen wir einen Ladestrom von 0,5C, mit dem eine völlig leere Batterie in 2 Stunden vollständig aufgeladen werden kann. Ein Ladestrom von 0,5C für eine 100 Ah-Batterie entspricht einem Ladestrom von 50 A.
Ladeprofil
Ein typisches Ladeprofil, das sich aus den obigen Angaben ergibt, sieht dann wie das nachstehende Diagramm aus:
Nach dem Start des Ladegeräts dauert es zwei Stunden, bis die Konstantspannung erreicht ist.
Eine weitere Konstantspannungsdauer von zwei Stunden, damit die Ausgleichsvorrichtung Zeit hat, die Zellen richtig auszugleichen.
Am Ende der Konstantspannungsdauer wird die Ladespannung auf 13,5 V Erhaltungsspannung reduziert.
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Lithiumbatterie-Ladekurve
5.2.2. Entladen
Auch wenn ein BMS verwendet wird, gibt es einige mögliche Szenarien, in denen eine Tiefentladung die Batterie beschädigen kann. Beachten Sie unbedingt die folgende Warnung.
Warnung
Lithium-Batterien sind teuer und können durch ein zu tiefes Entladen oder ein Überladen beschädigt werden.
Es kann zu Beschädigungen aufgrund einer zu tiefen Entladung kommen, wenn kleine Lasten (wie: Alarmsysteme, Relais, der Standby-Ströme bestimmter Lasten, der Rückstromfluss der Batterieladegeräte oder Laderegler) die Batterie langsam entladen, wenn das System nicht in Gebrauch ist.
Eine Abschaltung aufgrund einer niedrigen Zellenspannung durch das BMS sollte immer nur als letztes Mittel eingesetzt werden, um drohende Schäden an der Batterie zu verhindern. Wir empfehlen, es gar nicht erst so weit kommen zu lassen und stattdessen die ferngesteuerte Ein-/Ausschaltfunktion des BMS als Systemein- und -ausschalter zu verwenden, wenn Sie das System längere Zeit unbeaufsichtigt lassen, oder noch besser, einen Batterieschalter zu verwenden, die Batteriesicherung(en) zu lösen oder den Pluspol der Batterie abzuklemmen, wenn das System nicht in Gebrauch ist. Vergewissern Sie sich vorher, dass die Batterie ausreichend geladen ist, damit immer genügend Reservekapazität in der Batterie vorhanden ist.
Ein Entladereststrom ist insbesondere dann gefährlich, wenn das System vollständig entladen wurde und es aufgrund einer niedrigen Zellspannung abgeschaltet wurde. Nach dem Abschalten aufgrund einer niedrigen Zellspannung verbleibt eine Reservekapazität von ungefähr 1 Ah pro 100 Ah Batteriekapazität in der Batterie. Die Batterie wird beschädigt, wenn die verbleibende Kapazitätsreserve aus der Batterie gezogen wird. So kann beispielsweise ein Reststrom von nur 10 mA eine 200-Ah-Batterie beschädigen, wenn das System länger als 8 Tage entladen bleibt.
Wenn eine Niederspannungsabschaltung aufgetreten ist, sind sofortige Maßnahmen (Aufladen der Batterie) erforderlich.
Empfohlener Entladestrom
Überschreiten Sie nicht den maximalen fortlaufenden Entladestrom von ≤1C. Bei Verwendung einer höheren Entladeleistung erzeugt die Batterie mehr Wärme als bei Verwendung einer niedrigen Entladeleistung. Um die Batterien herum ist mehr Belüftungsraum erforderlich, und je nach Installation kann eine Heißluftabsaugung oder eine Zwangsluftkühlung erforderlich sein. Außerdem können einige Zellen schneller als andere die Unterspannungsschwelle erreichen. Dies kann auf eine Kombination aus erhöhter Batterietemperatur und Alterung der Batterie zurückzuführen sein.
Entladungstiefe (Depth of Discharge, DoD)
Die Entladungstiefe hat einen entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer der Lithium-Batterie. Je höher die Entladungstiefe, desto geringer ist die Anzahl der möglichen Ladezyklen. Die mögliche Anzahl der Ladezyklen in Abhängigkeit von der Entladungstiefe entnehmen Sie bitte Technische Daten.
Einfluss der Temperatur auf die Batteriekapazität
Die Temperatur beeinflusst die Batteriekapazität. Die Nennkapazitätsdaten des jeweiligen Batteriemodells im Datenblatt basieren auf 25 °C bei einer Entladungsrate von 1C. Diese Zahlen werden bei 0 °C um ~20 % reduziert und sinken bei -20 °C sogar auf ~50 %. Da der SoC jedoch nicht in der Batterie, sondern im Batteriemonitor berechnet wird, der daher nicht den tatsächlichen SoC anzeigt, ist es viel wichtiger, die Batterie- und Zellspannungen beim Entladen bei niedrigen Temperaturen im Auge zu behalten.
5.3. Beachten Sie die Betriebsbedingungen
Die Betriebsbedingungen für das Laden und Entladen der Batterie müssen ebenfalls beachtet werden. Die Parameter unterscheiden sich je nach Modell der Batterie.
Diese sind im Einzelnen:
Die Entladung ist nur in einem Temperaturbereich von -20 °C bis +50 °C zulässig. Die Laderate hängt auch von der Batterietemperatur ab. Bei Temperaturen von 0 °C oder darunter muss der Entladestrom auf 0,5 C reduziert werden. Bei Temperaturen über 35 °C muss der Entladestrom ebenfalls reduziert werden. Siehe auch das folgende Diagramm.
Stellen Sie sicher, dass alle Lasten entsprechend abgeschaltet werden, wenn die Temperatur die Grenzwerte überschreitet (idealerweise verfügen die Lasten über eine vom BMS gesteuerte Ein-/Ausschaltung).
Das Laden der Batterie ist nur in einem Temperaturbereich von +5 °C bis +50 °C zulässig.
Bei Temperaturen unter 15 °C muss der Ladestrom auf maximal 0,3 C reduziert werden. Bei Temperaturen über 35 °C muss der Ladestrom ebenfalls reduziert werden. Siehe auch das Diagramm unten.
Stellen Sie sicher, dass alle Ladegeräte bei Erreichen der Mindesttemperatur abgeschaltet werden (idealerweise verfügt das Ladegerät über eine vom BMS gesteuerte Ein-/Ausschaltung), um ein Laden unter +5 °C oder über 50 °C zu verhindern.
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5.4. Batteriepflege
Wenn die Batterie einmal in Betrieb ist, ist es wichtig, sie richtig zu pflegen, um ihre Lebensdauer zu maximieren.
Dies sind die grundlegenden Richtlinien:
Verhindern Sie die vollständige Entladung der Batterie zu jeder Zeit.
Machen Sie sich mit der Voralarmfunktion des BMS vertraut und handeln Sie, wenn der Voralarm aktiv ist, um ein Herunterfahren des Systems zu verhindern.
Wenn der Voralarm aktiv ist oder das BMS die Lasten deaktiviert hat, stellen Sie sicher, dass die Batterien sofort wieder aufgeladen werden. Minimieren Sie die Zeit, in der sich die Batterien in einem tiefentladenen Zustand befinden.
Das BMS stellt sicher, dass die Batterien mindestens einmal im Monat ausreichend lange in Konstantspannung sind, um eine ausreichende Zeit im Zellenausgleichsmodus zu gewährleisten. Unterbrechen Sie den Ladevorgang erst, wenn der Zellenausgleichsstatus für jede einzelne Batterie im System „Ausgeglichen“ anzeigt.
Wenn Sie das System längere Zeit unbeaufsichtigt lassen, sollten Sie entweder die Batterien aufgeladen lassen oder sicherstellen, dass sie (fast) vollständig aufgeladen sind, und dann das Gleichstromsystem von der Batterie trennen.