Controlli Batteria Litio

[giorgio8596]

Sto predisponendo l'impianto per l'installazione della batteria Litio con uno Smart BMS QUCC a doppio canale (charge/discharge); in allegato, lo schema dei controlli che sto realizzando.
In breve, la linea di carica e' controllata da una serie di contatti che avviano/interrompono la carica:
- contatto termostatico da alternatore A
- contatto termostatico da alternatore B
- contatto per alta tensione di cella da BMS (>3,5V)
- contatto di lavoro da BMV712
- interruttore manuale
La linea di scarica, invece, attiva solamente un allarme luminoso sul quadro per bassa tensione di batteria, corrente di scarica elevata, ecc. ecc..

I termostati a contatto per gli alternatori si trovano a pochi Euro, penso di cominciare con quelli da 90°C (apertura) e 75°C(riarmo).
Il contatto dal BMV712 e' quello che in effetti attacca e stacca il DC-DC alle percentuali di carica/scarica impostate. Si puo' cosi' tener conto della tail current per definire il livello 100% di carica e programmare poi le soglie di lavoro del rele', penso indicativamente ad es. 90% fine carica e 70% inizio carica.
L'interruttore manuale e' perche' in barca alla fine comando io.

La linea di scarica non interrompe la batteria ma da' semplicemente un allarme luminoso al raggiungimento di una tensione minima di cella che penso di fissare a circa 3,1V (12,4 V di batteria), e che, con i miei consumi, mi lascia quasi un giorno di autonomia per accorgermi dell'allarme, prima di arrivare ai 2,5V. minimi ammessi.
Il Display di cella e' fornito assieme al BMS QUCC, come anche un sensore di Hall per la misura della corrente erogata dalla batteria. Il display da montare a quadro, e' utilissimo perche' consente di conoscere le tensioni istantanee delle quattro celle, oltre al livello di scarica della batteria e tutta una serie di altre informazioni.

[ginettosub]

forse sono un pochino fuori luogo ...leggendo in giro per le lifepo4 se le vuoi far durare a lungo non devi scendere sotto i 3,1v come hai messo il limite ,ora mi domando se poi in caso di bisogno la fai scendere a 2,5v ti conviene ?quante volte sforerai? Nota bene non è una critica ma solo sentire pareri diversi per crescere insieme....un saluto.

[giorgio8596]

Ciao Ginettosub,
dunque 3,1 e' una tensione che corrisponde all'incirca al "ginocchio" della curva di scarica, ha il vantaggio di essere facilmente leggibile perche' e" la zona in cui la tensione comincia a scendere apprezzabilmente e quindi puoi sapere con buona approssimazione dove ti trovi.
In effetti, pero', al ginocchio, cioe' a 3,1V, non si dovrebbe mai arrivare, e in effetti questo e' di per se' un allarme, se arrivi qui, gia' vuol dire che hai tirato troppo.
Lo stato di carica te lo da bene il BMV712, quando questo ti dice che sei al 40-50% di carica, e' ora di pensare a caricare un po'. Ma in effetti, se io penso ai miei consumi, con appena un po' di sole ci metto almeno una settimana ad andare giu' al 50%, figurati quante volte ho gia' acceso il motore in una settimana...
Considerando che grosso modo tra i 3,1V e i 2,5V ci sia circa il 10% di carica (ma va valutato poi bene con qualche prova) quando sul BMV leggo 50% significa che sono ancora distante quasi un'altra settimana dal 3,1V, quindi stante la capacita' della batteria e i miei consumi, direi che proprio il problema di arrivare a 3,1V non sussiste (e men che meno a 2,5).
Ovviamente, la cosa va valutata caso per caso, partendo dai propri consumi effettivi rilevati (non quelli ipotizzati a tavolino), e dimensionando anche la batteria di conseguenza.

[AndreaB72]

Bel lavoro
Il sensore Hall lo metterei sul negativo invece che sul positivo, non c'è una ragione importante, giusto per consistenza con lo shunt.
Se vuoi utilizzare il BMV per sospendere la carica sopra una certa SOC troverai qualche problema. Il BMV ti permette di pilotare il relè con una soglia inferiore; quindi, lo puoi usare per dirgli "smetti di scaricare sotto il 10%" usando il contatto NA, oppure "smetti di caricare sopra il 95%" usando il contatto NC, ma non entrambi.
È anche vero però che il limite inferiore di SOC lo ottieni con la tensione visto che sotto i 3.1V è indicativa dello stato di carica quindi il lavoro te lo può fare il BMS.

Occhio ai busbars - se hai un po' di carta da 1000, dagli una passata leggera prima di montarli. Io ho anche messo della pasta antiossidante anche se non strettamente necessario.
I contatti del BMS non li ho messi sugli studs delle celle ma ho fatto un foro filettato sui busbars - in questo modo posso intervenire sulla parrucca di fili del BMS senza dover allentare i busbars, che sono sempre rischiosi da maneggiare (se mentre li smonti mandi in corto una cella scopri il perché). È anche meglio per non dover sottoporre gli occhiellini dei fili del BMS alla coppia che ti serve invece per i busbars (troverai indicazioni per 10Nm ma io non andrei oltre il 5-6Nm perché se ti dissalda un terminale bestemmi fino alla fine dei tempi).

[giorgio8596]

(06-08-2023 07:23)AndreaB72 Ha scritto:  Bel lavoro
Il sensore Hall lo metterei sul negativo invece che sul positivo, non c'è una ragione importante, giusto per consistenza con lo shunt.
Se vuoi utilizzare il BMV per sospendere la carica sopra una certa SOC troverai qualche problema. Il BMV ti permette di pilotare il relè con una soglia inferiore; quindi, lo puoi usare per dirgli "smetti di scaricare sotto il 10%" usando il contatto NA, oppure "smetti di caricare sopra il 95%" usando il contatto NC, ma non entrambi.
È anche vero però che il limite inferiore di SOC lo ottieni con la tensione visto che sotto i 3.1V è indicativa dello stato di carica quindi il lavoro te lo può fare il BMS.

Beh! non e' necessario, il contatto NC del BMV apre al 90% di SOC staccando il DC DC, poi pero' ad un certo punto deve richiudersi, quella soglia di ri-chiusura si imposta a 70-80% di SOC ed e' fatta. Significa che tra questo livello e il 90% il BMV non permette di ricaricare, anche se il motore e' in moto e l'interruttore manuale e' su ON, ma e' proprio quello che voglio, cioe' non effettuare ricariche microbe che non hanno senso. La ricarica andro' a comandarla io solo una volta raggiunto un stato di carica abbastanza basso da giusticarla, diciamo il 50-60% di SOC.
D'altronde io ho un ramo della famiglia da parte di nonna di provenienza austriaca, e sebbene io sappia bene quale pessima considerazione abbiano i tedeschi del cervello degli austriaci, sono orgogliosamente sicuro di saper gestire una ricarica di batteria in modo efficace mediante il mio semplice interruttore manuale, di una batteria oltretutto che ha una tale capacita', rapportata ai miei consumi, che mi basta ricordarmelo un volta al mese e sono a posto


Occhio ai busbars - se hai un po' di carta da 1000, dagli una passata leggera prima di montarli. Io ho anche messo della pasta antiossidante anche se non strettamente necessario.
I contatti del BMS non li ho messi sugli studs delle celle ma ho fatto un foro filettato sui busbars - in questo modo posso intervenire sulla parrucca di fili del BMS senza dover allentare i busbars, che sono sempre rischiosi da maneggiare (se mentre li smonti mandi in corto una cella scopri il perché). È anche meglio per non dover sottoporre gli occhiellini dei fili del BMS alla coppia che ti serve invece per i busbars (troverai indicazioni per 10Nm ma io non andrei oltre il 5-6Nm perché se ti dissalda un terminale bestemmi fino alla fine dei tempi).
[/quote]

Verissimo, ho una sbarra di rame da 25x3 e mi faro' i busbars con quella, e per giocare un po' li stagno anche, cosi' posso farmi i fori filettati per la "parrucca" e anche per un secondo eventuale bilanciatore o strumento, ecc. ecc. senza toccare i morsetti principali.

[maema]

Scusami Giorgio, ma non vedo un contattore che apre automaticamente se c'è un problema in carica o scarica... oppure è quello denominato "staccabatterie banco 2 " ?

[giorgio8596]

No, non metto contattori, un problema in carica mi interrompe il DC DC, che è l’unico dispositivo di carica litio presente, problemi in scarica invece, sul mio (piccolo) impianto, non vedo di che tipo potrebbero essere, diversi da quelli che già potrebbero esserci con normali batterie al piombo e che sono coperti dai fusibili. Diverso può essere evidentemente il caso di impianti complessi con molteplici apparecchiature collegate

[maema]

Ok Giorgio, si parla di piccole potenze, ma tu parti dall'idea che il Dc/Dc senza il consenso non carica... questo quando funziona !
Stessa cosa in scarica, tu prevedi di monitorare h24 il sistema ed intervenire a staccare eventuali carichi o anomalie.
Il mese scorso su un catamarano c'è stato un problema (black-out di pomeriggio) proprio per un regolatore fotovoltaico, il sistema gli diceva di non caricare ma lui andava a dritto e arrivava a superare i 20 Amp. nelle ore di massima radiazione... (800W di pannelli), per fortuna il BMS ha aperto il contattore.
A mio parere hai fatto un buon lavoro ma come si dice hai fatto 30...
Buon vento
M

[giorgio8596]

ciao Maema,
innanzi tutto grazie per la condivisione. Capisco il tuo punto di vista e capisco che, essendo tu (mi pare di aver capito) un operatore del settore che si trova di fronte a personaggi di ogni genere, dal tuo punto di vista sia professionalmente corretto e doveroso mettere te stesso e il tuo cliente nelle condizioni di massima sicurezza.
Cio' premesso, io seguo una strada un po' piu', diciamo frugale, evitando inutili eccessi tecnologici. Ho sempre evitato di caricarmi ladri a bordo, sia di energia che di acqua, i miei consumi e le mie necessita' di ricarica sono di conseguenza molto modesti e tengo abitualmente d'occhio i miei polli. Gia' la batteria al litio sarebbe un qualcosa di quasi eccessivo, ma dovendo cambiare le batterie..... Quindi, per cominciare partiro' da una configurazione tutto sommato essenziale, se poi cammin facendo si manifestassero criticita', so dove intervenire per correggerle (e te lo raccontero').

[Scetti]

chiedo non sarebbe meglio interrompere con la catena dei relay il positivo al posto del negativo? come concetto??
seconda cosa , ma la mia è ignoranza... nel TA non sarebbe meglio far passare anche il conduttore di carica , in modo che misura solo la differenza.
Diversamente il display non sa quanta energia hai inviato alle batterie, ma solo quella che esce.. sempre che il BMS non lo abbia interno...

[AndreaB72]

Per la parte di scarica - ad un certo punto puoi mettere un Victron Battery Protect: funzionano bene anche usati come disgiuntori a stato solido (il salpancore lo lasci fuori tanto è pilotato da comandi che sarebbero comunque sotto BP). Un disgiuntore meccanico è comunque un oggetto che un po' di corrente se la prende per cui capisco che non si voglia averne tra i piedi in una barca a vela (oltre a costare un botto ed avere le sue criticità).
Sulla parte di carica lo stesso, anche se non lo vedo urgentissimo. Mi ricordo un incidente su una barca per un MPPT che aveva fritto lo stadio di regolazione della tensione e letteralmente esploso un banco di batterie (al Pb...) caricandolo a 40V (impianto a 24V), ma mi sembrano eventi piuttosto rari. In ogni caso, un BP da 65A costa una scemata e lo puoi aggiungere in un secondo tempo dopo aver testato e monitorato un po'.

[giorgio8596]

@Scetti
ciao, dunque, in linea di principio, interrompere il positivo o il negativo e' la stessa identica cosa. Ci sono pero' altre considerazioni che fanno prediligere il negativo. Ad es., quelli che ho indicato collegati alla morsettiera di appoggio, non sono tutti rele', ad es. i termostati degli alternatori sono contatti puliti Normalmente Chiusi, che si aprono al raggiungimento di una certa temperatura. Siccome sono fissati alla carcassa dell'alternatore, non e' buona cosa farci passare un positivo, meglio un negativo cosi' anche se si squagliano non succede niente (quelli che ho trovato, poi, sono addirittura metallici, quindi a maggior ragione). Poi, anche per i contatti rele' del BMV non ci farei passare un positivo, anche se si tratta di contatti puliti, il positivo e' sempre un cavo attivo, da trattare con rispetto e far girare solo dove serve.
Per quanto riguarda il TA invece, la posizione indicata nello schema e' gia' al netto di tutti gli apporti di corrente, positivi e negativi, che nel mio impianto vanno alle sbarre principali (non indicate nello schema). Dalla batteria escono solo un cavo positivo, che va allo staccabatteria, e uno negativo che va allo shunt del BMV. Il TA del BMS quindi, a seconda di dove e' montato, misura anche lui solo quello che entra o quello che esce dalla batteria. Le sottrazioni di energia (o gli apporti) avvengono sulle sbarre principali.
Devo invece correggere quanto ho asserito nel messaggio precedente, non e' solo il DC DC a dare apporti di carica alla batteria, ma anche lo MPPT del pannello solare. Nel mio caso, esso pero' eroga un massimo di circa 4,5A (il dato migliore nell'arco di una giornata e' 420Wh, in Grecia) da un pannello da 75W. Mediamente quindi, nell'arco di una ottima giornata puo' arrivare a caricare circa il 10% della capacita' della batteria (280Ah). Siccome il DC DC ferma la carica al 90%, potrebbe anche succedere che lo MPPT carichi in batteria il rimanente 10% nell'arco della giornata, ho pero' il tempo di accorgermene e soprattutto, nella stessa giornata ci sono comunque anche i consumi, che riequilibrano il bilancio scongiurando il sovraccarico. Sulla linea del pannello ho comunque un bell'interruttore termico bipolare con cui posso tagliare e fermare il solare.

Interessanti sono invece le analisi delle possibilita' di guasto citate da Maema e da Andrea.
Nel primo caso Maema ipotizzava un guasto al DC DC che inibiva la capacita' di interruzione della carica da parte del circuito di controllo. In questo caso, il DC DC continuerebbe quindi a caricare anche dopo che il BMV ha interrotto la linea di consenso (negativi) al polo H del DC DC, e di conseguenza, con questo schema, si vanificherebbe anche il contatto di allarme del BMS, che interviene, abbiamo detto, oltre una tensione di cella superiore ai 3,5V (diciamo 3,55). Ammesso che questo evento possa accadere (bisognerebbe chiederlo a Victron), in effetti in questo caso l'unica salvezza automatica sarebbe un contattore sulla linea di carica che tagli la linea prevenendo cosi' il sovraccarico della batteria. L'alternativa manuale, puo' consistere nel controllare di tanto in tanto il BMV, soprattutto in prossimita' del 90% di SOC, e il monitor di cella, per verificare che la carica effettivamente si fermi. Dopo il 90%, penso ci siano comunque almeno un paio d'ore prima che una batteria da 280 Ah arrivi al 100%, coi 30A del DC DC, ed entri in sofferenza, questo perche' ci sono comunque i consumi che mangiano parte della carica. Maema comunque ha ragione, nel caso dell'utente babbuino che poco o niente vede e poco capisce, bisogna mettere il contattore di carica.
Nel caso citato invece da Andrea, cioe' grigliata mista del controllo di tensione finale dell'MPPT, ci troviamo con una sovratensione verso la batteria. Questo evento, va detto, e' indipendente dal tipo di batteria e puo' succedere con qualsiasi tipo di batteria installata. Va analizzato quindi solo in relazione alle conseguenze che ne possono derivare, per i diversi tipi di batteria. Direi che in questo caso le batterie al piombo possono essere anche piu' pericolose delle Litio perche' l'evaporazione rapida dell'elettrolita puo' farle esplodere mentre non mi risulta che questo succeda con le Litio, ma danni ne possono comunque derivare.
La soluzione suggerita da Andrea dovrebbe quindi essere adottata indipendentemente dal tipo di batteria presente a bordo. Anche in questo caso, l'alternativa manuale puo' consistere in un bel voltmetro digitale, ben visibile, della tensione del banco batterie e un controllo sistematico degli strumenti quando tali sistemi siano attivi. Mi astengo quindi dal dirvi cosa penso dei pannellini solari per tenere le batterie in carica in assenza del proprietario.

[AndreaB72]

Ti voglio bene

(12-08-2023 00:23)giorgio8596 Ha scritto:  Mi astengo quindi dal dirvi cosa penso dei pannellini solari per tenere le batterie in carica in assenza del proprietario.

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[maema]

Come dici tu Giorgio, il mio è un approccio di lavoro, ma il semplice battery protector proposto da Andrea risolve perfettamente senza assorbimenti e con basso costo, e credimi, non si possono accettare sistemi dove è previsto il controllo continuo dei valori da parte dell'utilizzatore per giustificarne la sicurezza... dormirai anche tu qlc ora.
I pannelli fotovoltaici sono ormai di serie su molte barche, mi è stata presentata una nuova linea di catamarani che vuole installare di serie 3Kwp di fotovoltaico, si parla di potenze da abitazione civile ormai, queste potenze abbinate al litio permettono di avere elettrodomestici come e più che a casa, ma ovviamente vanno gestite in sicurezza e a mio parere i soli regolatori fotovoltaici non sono sufficienti.
Quello di cui non finirò mai di stupirmi sono gli assorbimenti dei barcozzi, ieri sono rientrato da 3gg. su un 95' dove abbiamo fatto prove su prove, ma alla fine un generatore da 24Kw (!) non è sufficiente e quindi in certe condizioni va avviato anche il secondo generatore, parliamo di barche con 6/8 persone che consumano come un condominio di 10 appartamenti, in porto si collegano a 2 linee da 63A e a volte le fanno saltare ! Ormai le grandi hanno la trifase da 125Amp... una di queste appartiene alla nuova linea green (!).

[AndreaB72]

Parlavo con lo skipper di un catamarano di 60 piedi e mi diceva che la famiglia che stava scarrozzando consumava 200 litri d'acqua al giorno (in tre) e il banco al litio da 800Ah era sempre in riserva. Aveva anche 2kW di pannelli.
In due giorni chiusi in porto con il maestrale non li ho visti uscire neanche una volta
Se inizi a pompare l'AC, dissalatore, TV, etc. fai presto.

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[giorgio8596]

Allucinante a dove arriva l'ingordigia umana! E poi si lamentano che le barche vanno a fuoco! Le linee non saranno neanche dimensionate per le contemporaneita' di carichi che pretendono 'sti nobilastri. Ieri ne e' andato a fuoco un'altro, il guaio e' che sono sempre troppo pochi!

[squale]

(06-08-2023 07:23)AndreaB72 Ha scritto:  Bel lavoro
Il sensore Hall lo metterei sul negativo invece che sul positivo, non c'è una ragione importante, giusto per consistenza con lo shunt.
Se vuoi utilizzare il BMV per sospendere la carica sopra una certa SOC troverai qualche problema. Il BMV ti permette di pilotare il relè con una soglia inferiore; quindi, lo puoi usare per dirgli "smetti di scaricare sotto il 10%" usando il contatto NA, oppure "smetti di caricare sopra il 95%" usando il contatto NC, ma non entrambi.
È anche vero però che il limite inferiore di SOC lo ottieni con la tensione visto che sotto i 3.1V è indicativa dello stato di carica quindi il lavoro te lo può fare il BMS.

Occhio ai busbars - se hai un po' di carta da 1000, dagli una passata leggera prima di montarli. Io ho anche messo della pasta antiossidante anche se non strettamente necessario.
I contatti del BMS non li ho messi sugli studs delle celle ma ho fatto un foro filettato sui busbars - in questo modo posso intervenire sulla parrucca di fili del BMS senza dover allentare i busbars, che sono sempre rischiosi da maneggiare (se mentre li smonti mandi in corto una cella scopri il perché). È anche meglio per non dover sottoporre gli occhiellini dei fili del BMS alla coppia che ti serve invece per i busbars (troverai indicazioni per 10Nm ma io non andrei oltre il 5-6Nm perché se ti dissalda un terminale bestemmi fino alla fine dei tempi).

Il relè del BMV può gestire contemporaneamente due SSR per " tagliare" i pannelli dai regolatori sopra il 90% di carica?

[giorgio8596]

Beh! Una volta che il BMV 712 e’ stato istruito su cosa significa 100% di carica (quindi tail current ad un certo valore, in corrispondenza ad una certa tensione di carica), si può impostare una soglia di intervento per qualsiasi percentuale di carica ed eventualmente con dei relè di appoggio moltiplicare questo intervento per quante volte si vuole. Poi però bisogna anche impostare la soglia di “riarmo” e qui bisogna ragionare bene su cosa succede

[squale]

(09-12-2023 16:49)giorgio8596 Ha scritto:  Beh! Una volta che il BMV 712 e’ stato istruito su cosa significa 100% di carica (quindi tail current ad un certo valore, in corrispondenza ad una certa tensione di carica), si può impostare una soglia di intervento per qualsiasi percentuale di carica ed eventualmente con dei relè di appoggio moltiplicare questo intervento per quante volte si vuole. Poi però bisogna anche impostare la soglia di “riarmo” e qui bisogna ragionare bene su cosa succede

Scusa Giorgio 8596 detta così, per me che di elettrotecnica capisco niente , è come dover risolvere un rebus.
Ho settato l'IP43 assorb 13,8 adattiva e mantenimento 13,4 , orrente di coda impostata a 6,5
BMV come da foto
Il rele' apre al 90 % e chiude al 50/60% di carica
Caricare al 90% la batt di 280 Ah , comporta caricare 252 Ah ?

[Gabriele]

Squale, per regolare bene il Battery Monitor hai fatto bene a considerare anche i valori del charger. Ma ho l’impressione che abbia invertito il verso.

Sia il charger sia il BMV capiscono che la batteria è carica quando, nonostante la tensione elevata, accetta poca corrente. Entrambi i dispositivi sono configurabili, ma è bene che il BM anticipi leggermente il charger. Victron raccomanda sul BM un charged-voltage appena sotto quello del charger (0,2V o 0.3V meno) e una tail current più alta. Il motivo non lo dicono, ma sarà per evitare che il BM perda il reset, mentre il charger ha già tirato giù la tensione.

Nelle tue impostazioni attuali, con tail-current più bassa (2%=>5.6Amp<6.5Amp) e charged-voltage non inferiore, potrebbe essere il charger ad anticipare il BM.