4. Funzionamento
4.1. Algoritmo di carica
La gamma Smart IP43 Charger è composta da caricabatterie intelligenti multifase, specificamente progettati per ottimizzare ogni ciclo di ricarica e il mantenimento della carica per lunghi periodi di tempo.
L’algoritmo di carica multifase comprende le singole fasi di carica descritte a continuazione:
Massa
La batteria è caricata alla massima corrente di carica finché la tensione aumenta fino alla tensione di assorbimento configurata.
La durata della fase di massa dipende dal livello di scarica della batteria, dalla sua capacità e dalla corrente di carica.
Una volta terminata la fase di massa, la batteria sarà carica all’80 % circa (o >95 % per le batterie agli ioni di litio) e potrà essere rimessa in servizio, se necessario.
“Absorption” (assorbimento)
La batteria è caricata alla tensione di assorbimento configurata: la corrente di carica decresce lentamente mentre la batteria si avvicina alla piena carica.
La durata predefinita della fase di assorbimento è adattiva e varia in modo intelligente in base al livello di scarica della batteria (determinato dalla durata della fase di carica di massa).
La durata adattiva della fase di assorbimento può variare da un minimo di 30 minuti fino a un massimo di 8 ore (o il tempo configurato) per una batteria molto scarica.
In alternativa si può selezionare una durata fissa dell’assorbimento, che è quella predefinita automaticamente se è stata selezionata la modalità Li-ion.
La fase di assorbimento può essere terminata anche in base alla corrente di coda (se attiva), ovverosia quando la corrente di carica cade al di sotto della soglia della corrente di coda.
Ricondizionamento
La tensione della batteria cerca di aumentare fino alla tensione di ricondizionamento configurata, mentre la corrente in uscita del caricabatterie è regolata all’8 % della corrente di carica nominale (ad esempio, 1,2 A massimo per un caricabatterie da 15 A).
Il ricondizionamento è una fase di carica opzionale per le batterie piombo-acido e non è raccomandabile per un uso normale/ciclico: utilizzarlo solo se necessario, giacché un uso non necessario o un abuso dello stesso riduce la vita utile della batteria, in seguito a gassificazione eccessiva.
La tensione di carica più alta, durante la fase di ricondizionamento, può recuperare/invertire parzialmente la degradazione dovuta a solfatazione, generalmente causata da una carica inadeguata o se la batteria è stata lasciata in uno stato di scarica profonda per un lungo periodo di tempo (solo se effettuato a tempo).
La fase di ricondizionamento si può applicare occasionalmente anche alle batterie a liquido elettrolita, per bilanciare le tensioni delle singole celle ed evitare la stratificazione dell’acido.
La fase di ricondizionamento è determinata non appena la tensione della batteria aumenta fino alla tensione di ricondizionamento configurata o dopo una durata massima di 1 ora (o quella configurata).
Tenere presente che, in determinate condizioni, è possibile che lo stato di ricondizionamento termini prima di raggiungere la tensione di ricondizionamento, come quando il caricabatterie alimenta contemporaneamente dei carichi; la batteria non è stata completamente caricata prima che inizi la fase di ricondizionamento; la durata del ricondizionamento è troppo breve (impostata su un tempo inferiore a un’ora) o se la corrente in uscita del caricabatterie è insufficiente rispetto alla capacità della batteria/banco batterie.
Mantenimento
La tensione della batteria è mantenuta sullo stesso valore della tensione di mantenimento configurata per evitare la scarica.
Iniziata la fase di mantenimento, la batteria è completamente carica e pronta all’uso.
Anche la durata della fase di mantenimento è adattiva e varia tra 4 e 8 ore, in base alla durata della fase di assorbimento, dopodiché il caricabatterie determina che la batteria entri in fase di mantenimento.
Accumulo
La tensione della batteria è mantenuta sullo stesso valore della tensione di accumulo, che è leggermente minore rispetto alla tensione di mantenimento, per minimizzare la gassificazione e allungare la vita utile della batteria in stato di non uso e carica continuata.
Assorbimento ripetuto
Per ripristinare la batteria ed evitare una lenta auto-scarica quando si trova in fase di accumulo durante molto tempo, si effettua automaticamente 1 ora di carica di assorbimento ogni 7 giorni (o in base alla configurazione).
I LED indicatori visualizzano lo stato di carica attiva; fare riferimento all'immagine qui sotto:
In alternativa, per visualizzare lo stato di carica attivo è possibile utilizzare un dispositivo dotato di Bluetooth (come un telefono cellulare o un tablet) e dell'app VictronConnect; per ulteriori informazioni, consultare le sezioni "Monitoraggio > VictronConnect > Schermata stato" e "Monitoraggio > VictronConnect > Schermata grafico".
4.2. Modalità di carica
Sono disponibili 3 modalità di carica integrate (Normale, Alta e Li-Ion), nonché un’eventuale Fase di ricondizionamento opzionale (tranne nella modalità Li-Ion).
Le modalità di carica integrate, combinate con la logica di carica adattiva, sono indicate per i più comuni tipi di batterie, come piombo-acido con liquido elettrolita, AGM, Gel e LiFePO4.
La modalità di carica richiesta può essere selezionata tramite il pulsante MODE sul caricabatterie o su un dispositivo dotato di Bluetooth (come un telefono cellulare o un tablet) e dell'app VictronConnect; per ulteriori informazioni, consultare la sezione "Configurazione > Configurazione mediante caricabatterie" o "Configurazione > Configurazione mediante Bluetooth".
Se necessario, è possibile eseguire la configurazione avanzata con impostazioni definite dall'utente anche utilizzando un dispositivo dotato di Bluetooth (come un telefono cellulare o un tablet) e dell'app VictronConnect; per ulteriori informazioni, consultare le sezioni "Configurazione avanzata > Impostazioni avanzate" e "Configurazione avanzata > Impostazioni modalità esperto".
Tutte le impostazioni sono memorizzate e non si perdono quando si scollega il caricabatterie dall’alimentazione di rete o dalla batteria.
4.2.1. Tensione di carica
Le impostazioni della tensione di carica per ogni fase di carica cambiano a seconda della modalità di carica integrata selezionata; fare riferimento alla tabella seguente:
Avviso
Per garantire una carica adeguata, una lunga durata della batteria e un funzionamento sicuro, è importante selezionare una modalità di carica appropriata per il tipo e la capacità della batteria da caricare; fare riferimento alle raccomandazioni del produttore della batteria.
La gamma Smart IP43 Charger è dotata di una funzione di compensazione della temperatura, che ottimizza automaticamente la tensione di carica nominale/configurata, in base alla temperatura ambiente (tranne nella modalità Li-ion o se manualmente disattivata); consultare la sezione “Funzionamento > Compensazione della temperatura” per ulteriori informazioni.
4.2.2. Modalità di ricondizionamento
Se attivata, la fase di ricondizionamento è inclusa nel ciclo di carica; utilizzare solo se necessario come azione correttiva/manutenzione; fare riferimento alla sezione “Funzionamento > Algoritmo di carica” per ulteriori informazioni.
Quando è attiva la modalità di ricondizionamento, il LED RECONDITION si illumina e lampeggia durante la fase di ricondizionamento.
La modalità di ricondizionamento può essere attivata e disattivata tramite il pulsante MODE sul caricabatterie o su un dispositivo dotato di Bluetooth (come un telefono cellulare o un tablet) e dell'app VictronConnect; per ulteriori informazioni, consultare la sezione "Configurazione > Configurazione mediante caricabatterie" o "Configurazione > Configurazione mediante Bluetooth".
4.2.3. Modalità corrente bassa
Se attivata, la corrente di carica massima è limitata al 50 % della corrente di carica nominale massima; per ulteriori informazioni, consultare la sezione "Specifiche tecniche".
La modalità a bassa corrente è raccomandata quando si caricano batterie di capacità inferiore con un caricabatterie ad alta corrente; la carica a una corrente di carica eccessiva può causare il degrado prematuro della batteria e il surriscaldamento.
In genere la corrente di carica massima per le batterie al piombo-acido non dovrebbe superare ~0,3 C (più del 30 % della capacità della batteria in Ah) e la corrente di carica massima per le batterie LiFePO4 non dovrebbe superare ~0,5 C (più del 50 % della capacità della batteria in Ah).
Quando è attiva la modalità corrente bassa, il LED LOW lampeggia.
La modalità corrente può essere attivata e disattivata tramite il pulsante MODE sul caricabatterie o su un dispositivo dotato di Bluetooth (come un telefono cellulare o un tablet) e dell'app VictronConnect; per ulteriori informazioni, consultare la sezione "Configurazione > Configurazione mediante caricabatterie" o "Configurazione > Configurazione mediante Bluetooth".
Avviso
È inoltre possibile impostare il limite di corrente di carica su un valore definito dall'utente e compreso tra la corrente di carica massima nominale e il limite minimo di corrente di carica (25 % della massima) utilizzando un dispositivo dotato di Bluetooth (come un telefono cellulare o un tablet) e dell'app VictronConnect; per ulteriori informazioni, consultare la sezione "Configurazione avanzata > Impostazioni avanzate".
Quando il limite della corrente di carica è impostato su un valore pari o inferiore al 50 % della corrente di carica massima nominale, il LED LOW lampeggia.
4.3. Compensazione temperatura
La gamma Smart IP43 Charger è dotata di una funzione di compensazione della temperatura, che ottimizza automaticamente la tensione di carica nominale/configurata in base alla temperatura ambiente (tranne nella modalità Li-ion o se manualmente disattivata).
La tensione di carica ottimale di una batteria al piombo-acido varia in modo inverso rispetto alla temperatura della batteria; la compensazione della tensione di carica automatica in base alla temperatura elimina la necessità di speciali impostazioni della tensione di carica in ambienti caldi o freddi.
Durante l’accensione, il caricabatterie misura la sua temperatura interna e la usa come riferimento per la compensazione della temperatura, sebbene la misurazione della temperatura iniziale sia limitata a 25 ºC, giacché non si può sapere se il caricabatterie è ancora caldo in seguito a un’operazione precedente.
Il caricabatterie produce un certo calore durante il funzionamento, pertanto la misurazione della temperatura interna si usa solo dinamicamente se considerata affidabile, quando la corrente di carica scende a un livello basso/trascurabile ed è trascorso il tempo adeguato affinché la temperatura del caricabatterie si sia stabilizzata.
Per una compensazione della temperatura più accurata, i dati sulla temperatura della batteria possono provenire da un monitor della batteria compatibile (come un BMV, uno SmartShunt, uno Smart Battery Sense o un Dongle VE.Bus Smart) tramite il VE.Smart Networking; per ulteriori informazioni, consultare la sezione "Funzionamento > VE.Smart Networking".
La tensione di carica configurata è relativa a una temperatura nominale di 25 ºC e avviene una compensazione lineare della temperatura compresa tra 6 ºC e 50 ºC, in base a un coefficiente di compensazione della temperatura prestabilito di -16,2 mV/ºC per caricabatterie a 12 V (-32,4 mV/°C per caricabatterie a 24 V) o secondo configurazione.
Fare riferimento al seguente grafico per la curva predefinita della temperatura rispetto alla tensione di carica per i caricabatterie a 12 V:
Avviso
Il coefficiente di compensazione della temperatura è misurato in mV/ºC e si applica a tutta la batteria/banco batterie (non per ogni cella).
Se il produttore della batteria specifica un coefficiente di compensazione della temperatura per cella, questo dovrà essere moltiplicato per il numero totale di celle in serie (in una batteria al piombo-acido da 12 V in genere ci sono 6 celle in serie).
4.4. VE.Smart Networking
La gamma Smart IP43 Charger è dotata della funzionalità VE.Smart Networking, che consente la connettività Bluetooth e la comunicazione tra più prodotti Victron.
Questa potente caratteristica consente ai caricabatterie di ricevere dati precisi su tensione batteria (sensore di tensione), corrente di carica (sensore di corrente) e temperatura della batteria (sensore temperatura) da un monitor della batteria compatibile (come un BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense o Dongle VE.Bus Smart) e/o a vari caricabatterie di funzionare all’unisono con carica sincronizzata per migliorare ulteriormente il ciclo di carica.
Un singolo monitor della batteria compatibile (come un BMV, uno SmartShunt, uno Smart Battery Sense o un Dongle VE.Bus Smart) fornirà i dati di tensione, temperatura e/o corrente a tutti i caricabatterie (singoli o multipli) che fanno parte della rete comune VE.Smart.
Più caricabatterie compatibili in una rete comune VE.Smart (con o senza monitor della batteria) sincronizzeranno anche il loro algoritmo di carica (noto come carica sincronizzata).
Avviso
In una rete VE.Smart può essere incluso un solo monitor della batteria (BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense o Dongle VE.Bus Smart).
Tutte le connessioni del monitor della batteria (cavi di rilevamento della tensione, sensore di temperatura e shunt di corrente) e i caricabatterie di una rete VE.Smart comune devono essere collegati alla stessa batteria / banco di batterie.
Il numero massimo di dispositivi consentiti in una rete VE.Smart è 10.
La comunicazione via Collegamento in rete VE.Smart richiede che tutti i dispositivi si trovino nel raggio d'azione dei rispettivi Bluetooth. I sistemi con un segnale Bluetooth scarso o intermittente tra i dispositivi avranno problemi di connessione. La potenza del segnale tra i dispositivi può essere controllata nella pagina del collegamento in rete VE.Smart di VictronConnect.
Se ci sono svariati caricabatterie in una rete comune VE.Smart, questi devono avere le stesse impostazioni di carica, poiché il "master" può cambiare dinamicamente e qualsiasi caricabatterie potrebbe diventare il "master".
Non è necessario che più caricabatterie in una rete comune VE.Smart siano dello stesso modello, basta che siano compatibili con il VE.Smart Networking (compresi i caricabatterie Blue Smart compatibili con il VE.Smart Networking, i caricabatterie Smart IP43 e i caricabatterie solari MPPT).
Alcuni dispositivi più vecchi potrebbero non essere compatibili con il VE.Smart Networking o avere delle limitazioni; consultare la tabella “Compatibilità dei prodotti con VE.Smart Networking” nel manuale VE.Smart Networking per confermare.
4.4.1. Rilevamento della tensione
Il Rilevamento dellaTensione utilizza i dati della tensione della batteria, che sono accuratamente misurati direttamente sui terminali della batteria (o molto vicino), e li fornisce al caricabatterie, che poi li utilizza per aumentare dinamicamente la tensione di uscita e compensare con precisione la caduta di tensione lungo i cavi e nei collegamenti tra il caricabatterie e la batteria.
Ciò consente che la batteria sia caricata con la tensione esatta, come configurata nel caricabatterie, invece che con una tensione più bassa, dovuta alla caduta di tensione lungo i cavi e nei collegamenti.
La caduta di tensione è proporzionale alla corrente di carica e alla resistenza del cablaggio/collegamento (V=IxR), quindi la caduta di tensione varia durante un ciclo di carica e può essere abbastanza significativa quando si carica a correnti di carica più elevate lungo i cavi e nei collegamenti con una resistenza superiore a quella ottimale; in tale caso, il sensore di tensione sarà particolarmente vantaggioso.
Si noti che il rilevamento della tensione non consente di utilizzare cablaggi/collegamenti non adeguatamente dimensionati o di compensare cadute di tensione eccessivamente elevate; per un funzionamento affidabile e sicuro, i cablaggi e i collegamenti devono essere tutti adeguatamente dimensionati e dimensionati per l'applicazione; per ulteriori informazioni, consultare la sezione "Installazione > Cablaggio".
4.4.2. Carica sincronizzata
La capacità diCarica sincronizzata consente di combinare più caricabatterie compatibili in una rete comune VE.Smart e permette loro di funzionare all'unisono, come se fossero un unico grande caricabatterie.
I caricabatterie sincronizzeranno l'algoritmo di carica tra di loro, senza la necessità di ulteriori hardware o connessioni fisiche, e cambieranno simultaneamente gli stati di carica.
La carica sincronizzata funziona assegnando sistematicamente la priorità a tutti i caricabatterie e assegnandone uno come "master", che controlla poi la fase di carica di tutti gli altri caricabatterie "slave". Nel caso in cui il "master" iniziale venga disconnesso dalla rete VE.Smart per qualsiasi motivo (ad esempio, se si trova fuori dal raggio d'azione del Bluetooth), un altro caricabatterie verrà sistematicamente riassegnato come "master" e assumerà il controllo; questa operazione può anche essere invertita se si ristabilisce la comunicazione con il "master" iniziale (che ha una priorità più alta). Il caricabatterie "master" non può essere selezionato manualmente.
La carica sincronizzata non regola o equalizza la corrente in uscita di più caricabatterie, perciò ogni caricabatterie ha ancora il controllo totale della propria corrente in uscita. Di conseguenza, la variazione di corrente in uscita tra più caricabatterie è normale (dipende soprattutto dalla resistenza dei cavi e dalle condizioni di carica) e non è possibile configurare un limite di corrente in uscita totale del sistema. Quando è importante un limite di corrente in uscita totale del sistema, si consiglia di utilizzare un dispositivo GX con DVCC (Distributed Voltage and Current Control) invece dello VE.Smart Networking.
La carica sincronizzata può essere configurata in diversi tipi di caricabatterie, a condizione che siano compatibili con lo VE.Smart Networking (compresi i caricabatterie Blue Smart IP22, i caricabatterie Smart IP43 e i caricabatterie solari SmartSolar MPPT compatibili). La carica dai caricabatterie solari non ha priorità rispetto ai caricabatterie con alimentazione di rete, pertanto in alcune impianti (che dipendono soprattutto dalla resistenza dei cavi e dalle condizioni di carica) è possibile che l'energia solare sia sottoutilizzata.
La carica sincronizzata può anche essere utilizzata congiuntamente a un monitor della batteria (BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense o Dongle VE.Bus Smart) per fornire dati di tensione, temperatura e/o rilevamento della corrente ai caricabatterie in una rete VE.Smart comune; fare riferimento alle sezioni “Funzionamento > VE.Smart Networking > Rilevamento tensione / Rilevamento temperatura / Rilevamento corrente” per ulteriori informazioni.
In assenza di un monitor della batteria che fornisca dati di rilevamento della corrente (richiede un BMV o uno SmartShunt), la corrente di carica di ogni singolo caricabatterie viene combinata dal “master” e riferita all'impostazione della corrente di coda.
4.5. Inizio di un nuovo ciclo di carica
Un nuovo ciclo di carica inizia quando:
È soddisfatta la condizione Ricarica di massa configurata (in genere a causa di un carico elevato):
È disattivato il “Metodo Ricarica di massa” impostato su "Corrente" e "Corrente di ricarica di massa" (configurazione predefinita): La corrente in uscita deve essere mantenuta al valore massimo per quattro secondi.
Il "Metodo Ricarica di massa" è impostato su "Corrente" e la "Corrente di ricarica di massa" è configurata con un valore definito dall'utente: La corrente in uscita deve superare la "Corrente di ricarica di massa" configurata per quattro secondi mentre il caricabatterie è in fase di mantenimento o di accumulo.
Il “Metodo Ricarica di massa” è impostato su "Tensione" e l’”Offset della tensione di ricarica di massa” è configurato con un valore definito dall'utente: La tensione della batteria deve scendere al di sotto della "Tensione di ricarica di massa" configurata per un minuto.
Il pulsante MODE viene premuto o usato per selezionare una nuova modalità di carica.
Si usa VictronConnect per selezionare una nuova modalità di carica o per cambiare la funzione da modalità “Alimentazione” a “Carica”
VictronConnect serve a disattivare e riattivare il caricabatterie (tramite l'interruttore nel menù delle impostazioni).
I morsetti remoti servono a disattivare e riattivare il caricabatterie (da un interruttore esterno o da un segnale BMS)
L'alimentazione dell'alimentatore CA è stata isolata e ricollegata.
4.6. Tempo di carica stimato
Il tempo necessario per ricaricare una batteria al 100 % del SoC (stato di carica) dipende dalla capacità della batteria, dalla profondità di scarica, dalla corrente di carica e dal tipo/chimica della batteria, che ha un effetto significativo sulle caratteristiche di carica.
4.6.1. Chimica a base di piombo-acido
Una batteria piombo-acido si trova a circa l’80 % dello stato di carica (SoC) quando la fase di carica di massa è completa.
La durata della fase di carica massa Tmassa si può calcolare come Tmassa = Ah/I, dove I rappresenta la corrente di carica (senza carichi) e Ah rappresenta la capacità della batteria esaurita al di sotto dell’80 % SoC.
La durata della fase di assorbimento Tass varia a seconda della profondità di scarica; per una batteria profondamente scarica possono essere necessarie fino a 8 ore di assorbimento per raggiungere il 100 % del SoC.
Ad esempio, il tempo necessario per ricaricare una batteria al piombo da 100 Ah completamente scarica con un caricabatterie da 10 A sarebbe approssimativamente di circa:
Durata della fase di massa , Tmassa = 100 Ah x 80 % / 10 A = 8 ore
Durata della Fase di assorbimento, Tass = 8 ore
Durata totale della carica, Ttotale = Tmassa + Tass = 8 + 8 = 16 ore
4.6.2. Chimica basata sugli ioni di litio
Una batteria agli ioni di litio si trova a circa il 95 % dello stato di carica (SoC) quando la fase di carica di massa è completa.
La durata della fase di carica massa Tmassa si può calcolare come Tmassa = Ah/I, dove I rappresenta la corrente di carica (senza carichi) e Ah rappresenta la capacità della batteria esaurita al di sotto dell’95 % del SoC.
La durata della fase di assorbimento Tass necessaria per raggiungere il 100 % del SOC è in genere inferiore a 30 minuti.
Ad esempio, il tempo di carica di una batteria da 100 Ah completamente scarica e caricata da un caricabatterie da 10 A fino a circa il 95 % del SoC è Tmassa = 100 x 95 % / 10 = 9,5 ore.
Ad esempio, il tempo necessario per ricaricare una batteria agli ioni di litio da 100 Ah completamente scarica con un caricabatterie da 10 A sarebbe approssimativamente di:
Durata della fase di massa , Tmassa = 100 Ah x 95 % / 10 A = 9,5 ore
Durata della Fase di assorbimento, Tass = 0,5 ore
Durata totale della carica, Ttotale = Tmassa + Tass = 9,5 + 0,5 = 10 ore
4.7. Uscite isolate multiple
I modelli di Smart IP43 Charger a 1+1 e 3 uscite possiedono un isolatore della batteria FET integrato e uscite isolate multiple.
Le uscite isolate multiple consentono a un solo caricabatterie di caricare più batterie singole con un livello di tensione/SoC diverso, senza flusso di corrente tra le batterie e con la corrente di carica intrinsecamente distribuita tra tutte le batterie in base al loro livello di tensione/SoC e alla loro capacità.
I modelli di caricabatterie a 1+1 uscite possono fornire l'intera corrente nominale dall’uscita principale e l'uscita di avviamento/ausiliare è limitata a un massimo di 4 A; tuttavia, la corrente combinata di tutte le uscite è limitata alla corrente nominale.
I modelli di caricabatterie a 3 uscite possono fornire l’intera corrente nominale in uscita da tutte e 3 le uscite; tuttavia, la corrente combinata di tutte le uscite è limitata alla corrente nominale in uscita.
Avviso
Le uscite isolate multiple non sono regolate individualmente, ma viene applicato un unico algoritmo di carica (ciclo di carica e tensione di carica) a tutte loro; di conseguenza, tutte le batterie dovranno essere compatibili con l'algoritmo di carica comune (in genere dello stesso tipo di chimica).