Batterie LiFePo

[AndreaB72]

Parlando di lifepo4 - vi racconto cosa so sulla carica.

Se andate a vedere i datasheets vedrete che la carica viene considerata ultimata quando ad certa tensione (di solito è indicata per 3.65V a cella) la corrente entrante residua è 0.05C.
Ad esempio - per una cella da 280Ah la corrente residua che mi permette di dire che cella è carica è di 14A. Più tempo rimango in carica oltre questa soglia, più vado in overcharge.

Un cella lifepo4 carica a riposo si stabilizza a 3.37V per cui in teoria, qualsiasi tensione di carica superiore a 3.37V è in grado di caricare al 100% una batteria al litio (che sono 13.48V - si comincia a capire il rischio di usare le "curve standard" che arrivano a 14.8V).
La tail current teorica ad una tensione di carica di 3.37V sarà 0 mentre quella (secondo specifica) a 3.65V sarà di 14A. Assumendo la resistenza interna costante alle nostre correnti di carica (<<1C), la tail current sarà proporzionalmente ridotta rispetto alla differenza fra 3.65 e 3.37.

In pratica: la carica deve finire appena la corrente scende sotto la tail current. Se andate a vedere, TUTTI i sistemi di ricarica usano un approccio totalmente diverso, infatti il default è l'absorption a tempo costante - che può finire troppo presto (no problem) o troppo tardi (malissimo - overcharge).

Victron è in effetti un po' avanti e nelle preferenze avanzate (occhio: avanzate!) permette di impostare una tail current per interrompere l'absorption e passare in float (quindi interrompere la carica - il float con le lifepo4 deve essere impostato molto basso per non rischiare di far entrare corrente nelle batterie, roba tipo 12.5V o anche meno).
La prima considerazione è che il setting è nascosto nel migliore dei casi e non c'è proprio nel peggiore. In particolare: i CB Phoenix e MPPT Solar ce l'hanno mentre lo DC/DC Smart Charger non ce l'ha.

Ci sono però altri problemi - il primo è che il CB non può sapere quanta corrente entra nella batteria perché sa solo quella che esce da lui stesso (ma una parte va in utenze quindi non è un dato utile per calcolare la tail current). Il secondo è che quando si usa il solare, la corrente è bassa di per se e raramente sale ai livelli di 0.05C quindi non è utile.

Il primo problema di risolve (con Victron) con BMV o SmartShunt usando la rete VE.Smart. In pratica i Phoenix e gli MPPT possono essere messi in rete wireless con lo shunt il quale comunica tensione e corrente della batteria (non documentato...). In questo modo è facile configurare il Phoenix opportunamente. Io l'ho setttato per una tail current di 5A (280Ah) ad una tensione di 13.8V (3.45V per cella).
L'MPPT non sempre ce la fa a tirare fuori la corrente necessaria per cui ho settato una tensione di absorption leggermente più alta (13.9V) e una tail current di 15A.
In pratica l'absorption finisce immediatamente appena viene raggiunta la tensione voluta. In teoria dovrebbe funzionare perché la carica da PV è più lenta per cui si compensa l'innalzamento di tensione che si osserva con la carica ad alta corrente.
Il solare è comunque da rivedere perché ora non riesco a fare prove sensate.

Il DC/DC Charger non ha queste features quindi è male. È decisamente il più stupido dei Victron. Ho impostato gli stessi valori del Phoenix ma con absorption fissa a 1h (è il minimo). Dalle prove che ho fatto per ora (limitate) non corro il rischio di overcharge con le tensioni che ho impostato (13.8V). Ovviamente cerco di starci attento e se vedo che la carica è ultimata, stacco tutto.
Fortunatamente Victron ha documentato i protocolli VE.Direct e sto lavorando ad un progetto per ovviare a questa limitazione (a meno che Victron non mi anticipi).

Il problema dei setting standard dei vari dispositivi è che si basano essenzialmente su absorption a tempo fisso (o variabile in base alla durata del bulk - non cambia molto perché il minimo è alto e non considera la corrente). Facciamo il caso della carica da alternatore: arrivo in rada con le batterie cariche e spengo tutto. Dopo 20 minuti le batterie sono ancora al 100% e riparto. I sistemi di default rifanno l'absoprtion dall'inizio sbriciolando le lifepo4.
Lo stesso problema c'è anche con il Pb, ma il Pb gradisce un po' di overcharge perché previene la solfatazione.

Possiamo anche aggiungere un po' di complicazione in più. Il lifepo4 deve essere mantenuto (quando non si usa) a bassa carica - fra il 30% e il 50%, al contrario del Pb che gradisce essere sempre al 100%.
Chi vuole passare al lifepo4 deve organizzarsi per lasciare la batterie in uno stato di carica parziale. Per ora io disattivo le sorgenti di carica mentre rientro, in modo da arrivare in porto con le batterie abbastanza scariche. Anche su questo implementerò un po' di automazione in modo da poter stare in banchina con le batterie al 30% ma usando i vari dispositivi per alimentare i servizi lasciando le batterie in storage.
Alcuni hanno usato il relè del BMV Victron che può essere impostato per chiudersi sotto una certa SOC.

Per finire: le lifepo4 sono soggette a effetto memoria (sorpresa!). Lo scenario che genera la memoria è la carica parziale seguita da storage (cioè, carico al 60% e poi lascio la barca e me ne vado). Non è uno scenario usuale in barca, in genere le cariche parziali non sono seguite dallo storage per cui non è un fenomeno avvertibile, ma è da tenere presente quando si va a sistemare la barca nel weekend e "si carica un po' prima di andare via" - non è da fare.
Al momento non ho idea di come implementare automatismi per evitare questo problema, ma fortunatamente è un problema minore.