4. Funzionamento
4.1. Algoritmo di carica
La gamma Phoenix Smart IP43 Charger di Victron è composta da caricabatterie intelligenti multi-fase, specificamente progettati per ottimizzare ogni ciclo di ricarica e il mantenimento della carica per lunghi periodi di tempo.
L’algoritmo di carica multi-fase comprende le singole fasi di carica descritte a continuazione:
“Bulk” (massa)
La batteria è caricata alla massima corrente di carica finché la tensione aumenta fino alla tensione di assorbimento configurata.
La durata della prima fase di carica dipende dal livello di scarica della batteria, dalla sua capacità e dalla corrente di carica.
Una volta terminata la fase bulk, 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 bulk.
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.
“Float” (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:
4.2. Compensazione temperatura
La gamma Phoenix Smart IP43 Chargerdi Victron compensa automaticamente la tensione di carica configurata in base alla temperatura ambiente (ad eccezione della modalità Li-ion o se disattivata manualmente).
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 Collegamento in rete VE.Smart; per ulteriori informazioni, consultare la sezione "Funzionamento - Collegamento in rete VE.Smart".
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 (-32,4 mV/°C per caricabatterie da 24 V/-8,1 mV/°C per caricabatterie da 6 V) o secondo configurazione.
Avviso
[en] Note: The temperature compensation coefficient is specified in mV/°C and applies to the entire battery/battery bank (not per battery cell).
[en] If the battery manufacturer specifies a temperature compensation coefficient per cell, it will need to be multiplied by the total number of cells in series (there are typically 6 cells in series within a 12V lead-acid based battery).
![Temperature_Compensation.png](image/1649d49c04b62f.png)
4.3. Collegamento in rete VE.Smart
Il Collegamento in rete VE.Smart permette 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.
4.3.1. Rilevamento di tensione, temperatura e corrente
Il Sensore di Tensione utilizza i dati della tensione della batteria, che sono accuratamente misurati direttamente nei 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 l'uso di cablaggi o collegamenti inadeguati: per un funzionamento affidabile e sicuro i cablaggi e i collegamenti devono sempre essere classificati per trasportare la corrente massima (compresa la corrente di guasto necessaria per far saltare il fusibile/interrompere l'interruttore) nelle particolari condizioni di installazione.
Il Sensore di Temperatura utilizza i dati della temperatura della batteria che vengono misurati con precisione direttamente in un morsetto o nel corpo della batteria e li fornisce al caricabatterie; il caricabatterie utilizza poi questi dati per compensare dinamicamente la tensione di carica (diminuire o aumentare) in base al coefficiente di temperatura specificato (X mV/°C).
La tensione di carica ottimale di una batteria al piombo-acido varia in modo inverso rispetto alla temperatura della batteria con tensione di carica nominale specificata a 25 ºC ; la compensazione della tensione di carica automatica in base alla temperatura elimina la necessità di regolazioni manuali dell’impostazione della tensione di carica in ambienti caldi o freddi.
Per le batterie al litio la tensione di carica ottimale rimane costante a tutte le normali temperature di funzionamento, ma le batterie al litio possono essere danneggiate in modo permanente se caricate in condizioni di freddo; in questo caso i dati di rilevamento della temperatura possono essere utilizzati per disattivare automaticamente la carica in condizioni di freddo (generalmente <5 °C).
Il Sensore di Corrente utilizza i dati della corrente della batteria misurati dallo shunt del monitor della batteria (è necessario un BMV o uno SmartShunt) e li fornisce al caricabatterie, il quale poi fa riferimento a questi dati di corrente (opposti a quelli della corrente di uscita del caricabatterie) per l'impostazione della corrente di coda.
L'impostazione della corrente di coda fa riferimento al livello decrescente della corrente di carica (tipico alla fine di un ciclo completo di carica), relativamente alla soglia di attivazione, per determinare quando la batteria è completamente carica e, di conseguenza, quando può terminare la fase di assorbimento (prima che sia raggiunto il limite di tempo della fase di assorbimento). L’utilizzo della corrente di coda per terminare la fase di assorbimento è un metodo molto efficace e comune, utilizzato per caricare correttamente le batterie al piombo acido.
Per terminare la fase di assorbimento al punto giusto, è importante che il flusso reale di corrente nella batteria sia riferito alla soglia della corrente di coda, piuttosto che alla corrente di uscita del caricabatterie, che può essere significativamente più alta; se durante la carica si alimentano carichi, una parte della corrente di uscita del caricabatterie fluirà direttamente ai carichi, rendendo la condizione della corrente di coda più difficile o impossibile da soddisfare senza il sensore di corrente.
È possibile aggiungere più caricabatterie compatibili a una rete VE.Smart comune e ricevere i dati di tensione, temperatura e/o corrente dallo stesso monitor della batteria. Quando sono presenti più caricabatterie compatibili in una rete comune VE.Smart, anche i loro algoritmi di carica saranno sincronizzati; per ulteriori informazioni, consultare la sezione "Carica sincronizzata".
4.3.2. Ricarica 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 l'uscita di corrente di più caricabatterie, perciò ogni caricabatterie ha ancora il controllo totale della propria uscita di corrente. Di conseguenza, la variazione di corrente in uscita tra più caricabatterie è normale (dipende dalla resistenza dei cavi e da altri fattori) e non è possibile configurare un limite di corrente in uscita totale del sistema. Nei sistemi in cui è importante un limite di uscita di corrente totale del sistema, si consiglia di utilizzare un dispositivo GX con DVCC.
La carica sincronizzata può essere impostata con diversi modelli di caricabatterie, a condizione che siano compatibili con il Collegamento in rete VE.Smart (compresi i caricabatterie Blue Smart, i caricabatterie Smart e i caricabatterie solari MPPT compatibili con Collegamento in rete VE.Smart). La carica proveniente dai caricabatterie solari MPPT non è prioritaria rispetto a quella dei caricabatterie con alimentazione di rete, quindi in alcuni impianti (a seconda della resistenza dei cavi e di altri fattori) e in determinate 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 alla sezione “Rilevamento di tensione, temperatura e 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.
4.4. Uscite della batteria multiple
I caricabatterie a 1+1 e 3 uscite possiedono un isolatore della batteria FET integrato, pertanto sono dotati di uscite isolate separate.
Le uscite isolate multiple consentono a un singolo caricabatterie di caricare più batterie, mantenendole isolate l'una dall'altra.
Nei modelli a 1+1 uscite, l'uscita principale può fornire l'intera corrente nominale 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 massima corrente nominale.
Nei modelli a 3 uscite, tutte e 3 le uscite possono fornire la massima corrente di uscita nominale; tuttavia, la corrente combinata di tutte le uscite è limitata alla massima corrente di uscita nominale.
Avviso
Nota: Le uscite multiple non vengono regolate singolarmente, ma si applica a tutte loro un algoritmo di carica (ciclo di carica e tensione di carica).
[en] Accordingly all batteries will typically need to be the same chemistry type, and compatible with the common charge algorithm.
4.5. Inizio di un nuovo ciclo di carica
Un nuovo ciclo di carica inizia quando:
La prima fase di carica è completa e la corrente in uscita aumenta fino alla massima corrente di carica per quattro secondi (in seguito a un carico collegato contemporaneamente)
Se la nuova corrente della prima fase di carica è configurata e la corrente in uscita la supera in fase di mantenimento o accumulo per quattro secondi (in seguito a un carico collegato contemporaneamente)
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 “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 CA è stata scollegata e ricollegata
4.6. Tempo di carica stimato
[en] The time required to recharge a battery to 100% SOC (state of charge) is dependant on the battery capacity, the depth of discharge, the charge current and the battery type/chemistry, which has a significant effect on the charge characteristics.
4.6.1. Tempo di carica stimato
Una batteria piombo-acido si trova a circa l’80 % dello stato di carica (SoC) quando la prima fase di carica è completa.
La durata della fase di carica bulk Tbulk si può calcolare come Tbulk = 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.
Potrebbe essere necessario un periodo di assorbimento Tabs fino a 8 ore per ricaricare completamente una batteria molto scarica.
[en] For example, the time required to recharge a fully discharged Lead-acid based 100Ah battery with a 10A charger would be approximately:
[en] Bulk stage duration, Tbulk = 100Ah x 80% / 10A = 8 hours
[en] Absorption stage duration, Tabs = 8 hours
[en] Total charge duration, Ttotal = Tbulk + Tabs = 8 + 8 = 16 hours
4.6.2. Tempo di carica stimato
Una batteria piombo-acido si trova a circa l’80 % dello stato di carica (SoC) quando la prima fase di carica è completa.
La durata della fase di carica bulk Tbulk si può calcolare come Tbulk = 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.
[en] The absorption stage duration Tabs required to reach 100% SOC is typically less than 30 minutes.
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 l’80 % del SoC è Tbulk = 100 x 80 % / 10 = 8 ore.
[en] For example, the time required to recharge a fully discharged Li-ion based 100Ah battery with a 10A charger would be approximately:
[en] Bulk stage duration, Tbulk = 100Ah x 95% / 10A = 9.5 hours
[en] Absorption stage duration, Tabs = 0.5 hours
[en] Total charge duration, Ttotal = Tbulk + Tabs = 9.5 + 0.5 = 10 hours