4. Funcionamento
4.1. Algoritmo de carga
A gama Smart IP43 Charger inclui carregadores de bateria multifásicos inteligentes, criados especificamente para otimizar cada ciclo de carga e a manutenção da carga durante períodos prolongados.
O algoritmo de carga multifases inclui as fases de carregamento individuais descritas abaixo:
«Bulk» (inicial)
A bateria é carregada com a corrente de carga máxima até a tensão aumentar para a tensão de absorção configurada.
A duração da fase inicial depende do nível de descarga da bateria, da capacidade da bateria e da corrente de carga.
Quando a fase de carga inicial está completa, a bateria estará aproximadamente 80 % carregada (ou> 95 % para baterias Li-Ion) e pode ser recolocada em serviço se necessário.
«Absorption» (absorção)
A bateria é carregada com uma tensão de absorção configurada, com a corrente de carga a diminuir lentamente à medida que a bateria se aproxima da carga completa.
A duração predefinida da fase de absorção é adaptativa e varia de forma inteligente em função do nível de descarga da bateria (determinado com a duração da fase de carga inicial).
A duração da fase adaptativa de absorção pode variar entre um mínimo de 30 min e um limite máximo de 8 h (ou conforme a configuração) para uma bateria descarregada em profundidade.
Em alternativa, é possível selecionar a duração fixa da absorção; com o modo Li-ion selecionado, esta duração corresponde à predefinição automática.
A fase de absorção também pode ser ativada com base na condição da corrente de cauda (se estiver ativada), quando esta for inferior a um determinado limiar da corrente de cauda.
Renovação
É realizada uma tentativa de aumento da tensão da bateria para a tensão de renovação configurada, enquanto a corrente de saída do carregador é ajustada para 8 % da corrente de carga nominal (por exemplo, máximo de 1,2 A para um carregador de 15 A).
A Renovação é um estado de carga opcional para baterias de chumbo-ácido e não recomendado para uma utilização regular/cíclica. Deve ser utilizada apenas quando for necessário, pois uma utilização supérflua ou abusiva reduz a vida útil da bateria, devido a uma gaseificação excessiva.
Uma tensão de carga superior durante a fase de renovação pode parcialmente recuperar/reverter a degradação da bateria devido a sulfatação, causada tipicamente por um carregamento inadequado ou por a bateria tiver sido deixada num estado de descarga profunda durante um período longo (se for feita atempadamente).
A fase de renovação também pode ser aplicada ocasionalmente em baterias inundadas para equalizar as tensões de células individuais e prevenir a estratificação de ácido.
A fase de recondicionamento termina quando a tensão de bateria aumentar para a tensão de recondicionamento configurada ou após uma duração máxima de 1 h (ou segundo a configuração).
Em certas condições, é possível que o estado de recondicionamento termine antes de a respetiva tensão configurada ser atingida, como, por exemplo, quando o carregador estiver a alimentar cargas em simultâneo, se a bateria não tiver sido carregada completamente antes do início da fase de recondicionamento, se a duração do recondicionamento for demasiado pequena (inferior a uma hora) ou se a corrente de saída do carregador for insuficiente em relação à capacidade da bateria/banco de baterias.
Flutuação
A tensão da bateria é mantida na tensão de flutuação configurada para prevenir a descarga.
Quando a fase de flutuação começa, a bateria está carregada completamente e pronta a usar.
A duração da fase de flutuação também é adaptativa e varia de 4 h a 8 h, dependendo da duração da fase de carga de absorção, altura em que o carregador determina que a bateria está na fase de armazenagem.
Armazenagem
A tensão da bateria é mantida numa tensão de armazenagem configurada, ligeiramente reduzida em comparação com a tensão de flutuação, para minimizar a gaseificação e permitir uma vida da bateria alargada, enquanto a bateria não for utilizada e estiver em carregamento contínuo.
Absorção repetida
Para recuperar a bateria e prevenir uma autodescarga lenta na fase de armazenagem durante um período alargado, ocorrerá uma hora em carga de absorção semanalmente (ou conforme a configuração).
Os indicadores LED apresentam o estado de carga ativo; consulte a imagem abaixo:
Alternativamente, um dispositivo habilitado para Bluetooth (como um telemóvel ou tablet) com a aplicação VictronConnect pode ser usado para visualizar o estado de carga ativa; consulte as secções «Monitoring > VictronConnect > Status screen» (Monitorização > VictronConnect > Ecrã de estado) e «Monitoring > VictronConnect > Graph screen» (Monitorização > VictronConnect > Ecrã de gráfico) para obter mais informações.
4.2. Modos de carga
Existem três modos de carga integrados (Normal, Alto e Li-Ion), para além de uma fase de renovação opcional que também pode ser incluída (exceto para o modo Li-ion).
Os modos de carga integrados, combinados com a lógica de carga adaptativa são adequados para as baterias mais comuns, como as de chumbo-ácido inundadas, AGM, Gel e LiFePO4.
O modo de carga necessário pode ser selecionado com o botão MODE (modo) no carregador ou um dispositivo com Bluetooth ativado (como um telemóvel ou tablet) através da aplicação VictronConnect; consulte a secção «Configuração > Configuração com o carregador» ou «Configuração > Configuração com Bluetooth» para obter mais informação.
Se for necessário, a configuração avançada com definições do utilizador também é possível utilizando um dispositivo com Bluetooth ativado (como um telemóvel ou tablet), usando a aplicação VictronConnect; consulte as secções «Configuração avançada > Definições avançadas» e «Configuração avançada > Definições do modo especialista» para obter mais informação.
Todas as definições são guardadas e não se perderão quando o carregador for desconectado da fonte de alimentação principal ou da bateria.
4.2.1. Tensão de carga
As definições da tensão de carga para cada fase de carga são alteradas consoante o modo de carga integrado selecionado; consulte a tabela seguinte:
Aviso
Para garantir um carregamento adequado, a longevidade da bateria e o funcionamento seguro, é importante selecionar um modo de carga adequado para o tipo e a capacidade da bateria a carregar; consulte as recomendações do fabricante da bateria.
A gama Smart IP43 Charger inclui a compensação de temperatura, que otimiza automaticamente a tensão de carga nominal/configurada com base na temperatura ambiente (exceto no modo Li-ion ou se for desativada manualmente); consulte a secção «Funcionamento > Compensação de temperatura» para obter mais informação.
4.2.2. Modo de renovação
Se estiver ativada, a fase de renovação é incluída no ciclo de carga; utilize apenas se for necessária como uma ação corretiva / manutenção; consulte a secção «Funcionamento - Algoritmo de Carga» para obter mais informação.
Se o modo de renovação estiver ativado, o LED respetivo irá acender-se e piscar durante a fase de renovação.
O modo de renovação pode ser ativado e desativado com o botão MODE (modo) no carregador ou um dispositivo com Bluetooth (como um telemóvel ou tablet), através da aplicação VictronConnect; consulte a secção «Configuração > Configuração com carregador» ou «Configuração > Configuração com Bluetooth» para obter mais informação.
4.2.3. Modo de baixa corrente
Se ativada, a corrente de carga máxima é limitada a 50 % da corrente de carga nominal máxima; consulte a secção «Technical Specifications» (Especificações técnicas) para obter mais informações.
Recomenda-se o modo de corrente baixa ao carregar baterias de capacidade inferior com um carregador de corrente elevada; o carregamento a uma corrente de carga excessiva pode degradar e sobreaquecer a bateria prematuramente.
Normalmente, a corrente de carga máxima para baterias de chumbo-ácido não deve exceder aproximadamente ~0,3C (mais de 30 % da capacidade da bateria em Ah) e a corrente de carga máxima para baterias LiFePO4 não deve exceder ~0,5C (mais de 50 % da capacidade da bateria em Ah).
Quando o modo de corrente baixa estiver ativado, o LED LOW (baixo) pisca.
O modo de Corrente baixa pode ser ativado e desativado com o botão MODE (modo) no carregador ou um dispositivo com Bluetooth (como um telemóvel ou tablet), através da aplicação VictronConnect; consulte a secção «Configuração > Configuração com carregador» ou «Configuração > Configuração com Bluetooth» para obter mais informação.
Aviso
Também é possível definir o limite da corrente de carga para um valor definido pelo utilizador entre a corrente de carga nominal máxima e o limite da corrente de carga mínima (25 % do máximo) utilizando um dispositivo com Bluetooth ativado (como um telemóvel ou tablet) através da aplicação VictronConnect; consulte a secção «Configuração avançada > Definições avançadas» para obter mais informação.
Quando o limite da corrente de carga estiver definido em ou abaixo de 50 % da corrente de carga nominal máxima, o LED LOW (baixo) fica intermitente.
4.3. Compensação da temperatura
A gama Smart IP43 Charger inclui a compensação de temperatura, que otimiza automaticamente a tensão de carga nominal/configurada com base na temperatura ambiente (exceto no modo Li-ion ou se for desativada manualmente).
A tensão de carga ótima de uma bateria de chumbo-ácido varia inversamente à temperatura da bateria; a compensação da tensão de carga da bateria com base na temperatura elimina a necessidade de definições especiais da tensão de carga em ambientes frios ou quentes.
Durante a ativação, o carregador irá medir a sua temperatura interna e utilizar essa temperatura como referência para compensar a temperatura; no entanto, a medição da temperatura inicial está limitada a 25 ºC por não ser possível saber se o carregador ainda está quente de um funcionamento anterior.
Como o carregador gera algum calor durante o funcionamento, a medição da temperatura interna é usada apenas dinamicamente se tiver sido considerada fiável, quando a corrente de carga diminuir até um nível baixo/negligenciável e tiver passado um tempo adequado para a temperatura do carregador estabilizar.
Para uma compensação da temperatura mais precisa, os dados de temperatura da bateria devem ser obtidos com um monitor da bateria compatível (como um BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense ou Dongel VE.Bus Smart) através da VE.Smart Networking; consulte a secção «Funcionamento - VE.Smart Networking» para obter mais informação.
A tensão de carga configurada está relacionada com uma temperatura nominal de 25 ºC, ocorrendo uma compensação de temperatura linear entre os limites de 6 ºC a 50 ºC, com base no coeficiente predefinido de compensação da temperatura de -16,2 mV/ºC nos carregadores de 12 V (-32,4 mV/ºC nos carregadores de 24 V) ou de acordo com a configuração.
Consulte no gráfico seguinte a curva de temperatura vs a tensão de carga predefinida para carregadores de 12 V:
Aviso
O coeficiente de compensação da temperatura é especificado em mV/ºC e aplica-se a toda a bateria/banco de baterias (não por célula de bateria).
Se o fabricante da bateria especificar um coeficiente de compensação da temperatura por célula, terá de ser multiplicado pelo número total de células em série (normalmente existem seis células em série numa bateria à base de chumbo-ácido de 12 V).
4.4. VE.Smart Networking
A gama Smart IP43 Chargerinclui a função VE.Smart Networking , que permite a conectividade Bluetooth e a comunicação entre vários produtos Victron.
Esta função permite aos carregadores receber dados precisos sobre a tensão da bateria (deteção em V), a corrente de carga (deteção em C) e a temperatura da bateria (deteção em T) a partir de um monitor de bateria compatível (como um BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense ou VE.Bus Smart Dongle) e/ou de vários carregadores para funcionar em simultâneo com o carregamento sincronizado, de forma a melhorar ainda mais o ciclo de carregamento.
Um único monitor de bateria compatível (como BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense ou Ve.Bus Smart Dongle) proporciona dados de tensão, temperatura e/ou deteção de corrente a todos (um ou vários) carregadores na rede VE.Smart comum.
Vários carregadores compatíveis numa rede VE.Smart comum (com ou sem um monitor de bateria) também irão sincronizar o seu algoritmo de carga (conhecido como carregamento sincronizado).
Aviso
Apenas pode ser incluído um monitor de bateria (BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense ou VE.Bus Smart Dongle) numa rede VE.Smart.
Todas as ligações do monitor da bateria (cabos do sensor de tensão e de temperatura e da derivação «shunt» de corrente) e carregadores numa rede VE.Smart comum têm de estar conectadas à mesma bateria / banco de baterias.
O número máximo de dispositivos permitido numa rede VE.Smart são 10.
A comunicação através da VE.Smart Networking requer que todos os dispositivos estejam dentro do alcance de «bluetooth» recíproco. Os sistemas com sinal «bluetooth» fraco ou intermitente entre dispositivos vão ter problemas de ligação. A intensidade do sinal entre os dispositivos pode ser verificada na página VE.Smart Networking na aplicação VictronConnect.
Os vários carregadores numa rede VE.Smart comum têm de ter as mesmas definições de carga, como o «mestre» pode mudar dinamicamente, qualquer carregador pode tornar-se esse «mestre».
Os vários carregadores numa rede VE.Smart comum não precisam de ser do mesmo tipo ou modelo, apenas precisam de ser compatíveis com VE.Smart Networking (inclui carregadores Blue Smart, carregadores Phoenix e carregadores solares MPPT).
Alguns dispositivos mais antigos podem não ser compatíveis com VE.Smart Networking ou apresentar limitações; consulte a tabela «Compatibilidade do produto de rede VE.Smart» no manual da VE.Smart Networking para confirmar.
4.4.1. Sensor de tensão
A deteção da tensão utiliza os dados da tensão da bateria medidos diretamente nos terminais da bateria (ou muito próximos) e fornece-os ao carregador; em seguida, o carregador utiliza estes dados da tensão para aumentar dinamicamente a tensão de saída e compensar com precisão a queda de tensão na cablagem e ligações entre o carregador e a bateria.
Isto permite carregar a bateria com a tensão exata configurada no carregador, em vez de com uma tensão inferior devido à queda de tensão na cablagem e nas ligações.
A queda de tensão é proporcional à corrente de carga e à resistência da cablagem/ligação (V=IxR), de modo que esta queda varia durante um ciclo de carga e pode ser bastante significativa ao carregar com correntes de carga mais altas através de uma cablagem e ligações com uma resistência superior à ideal; neste cenário, o sensor de tensão será particularmente benéfico.
Tenha em conta que o sensor de tensão não permite utilizar cabos / ligações com uma classificação incorreta, nem compensar uma queda de tensão excessivamente elevada; para um funcionamento fiável e seguro, os cabos e as ligações têm de ser devidamente classificados e dimensionados para a aplicação; consulte a secção «Instalação > Ligações elétricas» para obter mais informação.
4.4.2. Carregamento sincronizado
A capacidade de carregamento sincronizado permite combinar vários carregadores compatíveis numa rede VE.Smart comum, de modo que os carregadores funcionem em simultâneo como um carregador de grandes dimensões.
Os carregadores sincronizam o algoritmo de carregamento entre si sem necessidade de «hardware» ou ligações físicas adicionais e alteram simultaneamente os estados de carregamento.
O carregamento sincronizado funciona priorizando sistematicamente todos os carregadores e atribuindo um como «mestre», que controla então a fase de carregamento de todos os outros carregadores «escravos». No caso de o «mestre» inicial ser desligado da VE.Smart Networking por qualquer motivo (fora do alcance do «bluetooth», por exemplo), outro carregador será sistematicamente designado como «principal» e assume o controlo; isto também pode ser revertido se a comunicação com o «mestre» inicial (que tem uma prioridade superior) for reposta. O carregador «mestre» não pode ser selecionado manualmente.
O carregamento sincronizado não regula nem equaliza a saída de corrente de vários carregadores, pois cada carregador ainda dispõe do controlo total sobre a sua própria saída de corrente. Desta forma, a variação da saída de corrente entre vários carregadores é normal (dependendo principalmente da resistência do cabo e das condições de carga), não sendo possível configurar um limite de saída para a corrente total do sistema; quando um limite de saída de corrente do sistema total for importante, deve considerar utilizar um dispositivo GX com DVCC (tensão distribuída e controlo de corrente) em vez da VE.Smart Networking.
O carregamento sincronizado pode ser configurado com diferentes carregadores, desde que sejam compatíveis com VE.Smart Networking (isto inclui carregadores Blue Smart IP22 compatíveis, carregadores Smart IP43 e carregadores solares SmartSolar MPPT). O carregamento a partir de carregadores solares não tem prioridade sobre os carregadores de alimentação da rede elétrica e, por isso, nalgumas instalações (dependendo principalmente da resistência do cabo e das condições de carregamento) é possível que a energia solar seja subutilizada.
O carregamento sincronizado também pode ser utilizado com um monitor da bateria (BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense ou VE.Bus Smart Dongle) para fornecer os dados da medição de tensão, temperatura e/ou corrente aos carregadores numa rede VE.Smart comum; consulte as secções «Funcionamento > VE.Smart Networking > Medição de tensão / Medição de temperatura / Medição de corrente» para obter mais informação.
Na ausência de um monitor da bateria que proporcione os dados da deteção da corrente (requer um BMV ou SmartShunt), a corrente de carga de cada carregador individual é combinada pelo «mestre» e referenciada em relação à corrente de cauda definida.
4.5. Iniciar um ciclo de carga novo
Um novo ciclo e carga vai começar quando:
A condição de Nova carga inicial configurada é cumprida (normalmente devido a uma carga de grande dimensão):
O «Método de nova carga inicial» é definido como «Corrente» e a «Corrente de nova carga inicial» está desativada (configuração predefinida): A saída de corrente deve ser mantida na saída de corrente máxima durante 4 s.
O «Método de nova carga inicial» é definido como «Corrente» e a «Corrente de nova carga inicial» é configurada com um valor definido pelo utilizador: A saída de corrente deve superar a «Corrente de nova carga inicial» configurada durante 4 s, enquanto o carregador estiver na fase de flutuação ou de armazenamento.
O «Método de nova carga inicial» está definido como «Tensão» e o «Desvio de tensão da nova carga inicial» é configurado com um valor definido pelo utilizador: A tensão da bateria tem de ser inferior à «Tensão de nova carga inicial» configurada durante 1 min.
Pode carregar ou utilizar o botão MODE (modo) para selecionar um novo modo de carregamento.
A aplicação VictronConnect é utilizada para selecionar um novo modo de carga ou para modificar a função do modo de «Alimentação Elétrica » para «Carregador».
A VictronConnect permite desativar e reativar o carregador (através do interruptor no menu de definições).
Os terminais remotos permitem desativar e reativar o carregador (a partir de um interruptor externo ou do sinal BMS).
A fonte para alimentação CA foi isolada e reconectada.
4.6. Calcular o tempo de carga
O tempo necessário para recarregar uma bateria a 100 % do SoC (estado de carga) depende da capacidade da bateria, da profundidade de descarga, da corrente de carga e do tipo/química da bateria, que tem um efeito considerável nas caraterísticas da carga.
4.6.1. Química à base de chumbo-ácido
Uma bateria de chumbo-ácido apresenta normalmente um estado da carga (SoC) de cerca de 80 % quando a fase de carga inicial estiver completa.
A duração da fase de carga inicial Tbulk pode ser calculada como Tbulk = Ah/I, em que I é a corrente de carga (excluindo quaisquer cargas) e Ah é a capacidade da bateria esgotada abaixo dos 80 % de estado da carga (SoC).
A duração da fase de absorção Tabs varia segundo a profundidade de descarga; podem ser necessárias até 8 h de absorção para que uma bateria profundamente descarregada atinja 100 % do SoC.
Por exemplo, o tempo necessário para recarregar uma bateria de 100 Ah à base de chumbo-ácido descarregada com um carregador de 10 A seria aproximadamente:
Duração fase inicial, Tinicial = 100 Ah x 80 % / 10 A = 8 h
Duração da fase de absorção, Tabs = 8 h
Duração de carga total, Ttotal = Tinicial + Tabs = 8 + 8 = 16 h
4.6.2. Química baseada em Li-ion
Uma bateria de Li-ion apresenta normalmente um estado de carga (SoC) superior a 95 % quando a fase de carga inicial estiver concluída.
A duração da fase de carga inicial Tinicial pode ser calculada como Tinicial = Ah / I, em que I é a corrente de carga (excluindo quaisquer cargas) e Ah é a capacidade da bateria esgotada abaixo dos 95 % de estado da carga (SOC).
A duração da fase de absorção Tabs necessária para atingir 100 % SoC é tipicamente inferior a 30 min.
Por exemplo, o tempo de carga de uma bateria de 100 Ah se for carregada com um carregador de 10 A para um SoC de aproximadamente 95 % é Tinicial = 100 x 95 % / 10 = 9,5 h.
Por exemplo, o tempo necessário para recarregar uma bateria de 100 Ah à base de Li-ion descarregada com um carregador de 10 A seria aproximadamente:
Duração fase inicial, Tinicial = 100 Ah x 95 % / 10 A = 9,5 h
Duração da fase de absorção, Tabs = 0,5 h
Duração de carga total, Ttotal = Tinicial + Tabs = 9,5 + 0,5 = 10 h
4.7. Várias saídas isoladas
Os modelos de 3 e 1+1 saídas Smart IP43 Charger têm um isolador de bateria FET integrado e múltiplas saídas isoladas.
As múltiplas saídas isoladas permitem que um único carregador carregue várias baterias individuais num nível de tensão/SoC diferente sem um fluxo de corrente entre as baterias e com a corrente de carga intrinsecamente distribuída entre todas as baterias, dependendo do seu nível de tensão/SoC e da capacidade.
Os modelos de carregador de 1 + 1 saída podem fornecer a corrente nominal total da saída principal, e a saída de arranque/auxiliar está limitada a um máximo de 4 A; no entanto, a corrente combinada de todas as saídas está limitada à corrente nominal total.
Os modelos de carregador de 3 saídas podem fornecer a corrente de saída nominal total de todas as três saídas; no entanto, a corrente combinada de todas as saídas é limitada à corrente de saída nominal total.
Aviso
As várias saídas isoladas não são reguladas individualmente, um algoritmo de carga (ciclo de carga e tensão de carga) é aplicado a todas as saídas; por conseguinte, todas as baterias precisam de ser compatíveis com o algoritmo de carga comum (normalmente o mesmo tipo de química).