Napajanje LFP baterije iz alternatora

Vrijeme čitanja: 13 min

Uvod

U dosadašnjim nastavcima serije upoznali smo LFP baterije i naučili kako za njihovu primjenu nužno mora postojati uređaj za nadzor baterije. Upoznali smo tako nekoliko nadzornih  uređaja LFP baterija: BMS12/100 (BMS uređaj, engl. battery maintenance system), uređaj mini BMS i VE-bus BMS uređaj. U prošlom nastavku dotaknuli smo nadzornike sustava. O ovom nastavku upoznat ćemo kako iskoristiti alternator u sustavu s LFP baterijom. Za olovne baterije alternator je povijesnim razvojem tehnike „tehnički prilagođen“, no logična je želja u našim sustavima na plovilu pri zamjeni baterije iz olovnih u LFP zadržati i postojeći alternator na motoru plovila. Zašto o tome moramo uopće promišljati da li se smije ili ne, odnosno što će se dogoditi ako postojeći alternator  spojimo za punjenje LFP baterije?

LFP baterije imaju značajno manji unutarnji otpor u odnosu na olovne baterije, što može prouzročiti povećanje struje uobičajenih alternatora ako bi se alternator priključio izravno na litijevu bateriju. To može u konačnici završiti pregaranjem alternatora. Za priključak alternatora za postizanje funkcije punjenja LFP baterija pametno je stoga koristiti DC-DC pretvarač koji kroz sebe kontrolirano propušta snagu pa jednostavno ne može doći do preopterećenja alternatora.

Orion Smart DC-DC pretvarač

Orion Smart DC-DC pretvarač (slika 1.) može biti upotrijebljen kao izvor istosmjernog napajanja ili punjač baterija.  Ako djeluje kao punjač baterija tada osiguravajući trostupnjeviti algoritam punjenja produljuje životni vijek priključene baterije. Upravljanje procesom punjenja baterije u slučaju punjenja litijevih baterija sačuvat će alternator od preopterećenja  (i izgaranja!). Ako Orion Smart DC-DC pretvarač djeluje kao izvor istosmjernog napajanja tada će izlazni napon ostati stabilan bez obzira na promjenjivo opterećenje izlaza ili promjenjivi napon na ulazu, sve dok su promjene opterećenja izlaza ili napona ulaza u granicama specificiranih područja.

Kompatibilnost s (pametnim) alternatorima

Proizvođači motora u plovilima i vozilima sve više uvode inteligentno vođenje rada alternatora kako bi se povećala iskoristivost goriva i smanjila nepotrebna emisija štetnih plinova. Osim što mogu dinamično varirati izlazni napon, pametni alternatori se i gase kada nisu potrebni. Orion Smart DC-DC punjač može biti podešen tako da predaje energiju samo dok je motor koji pogoni i slijedno s njime alternator u vrtnji, odnosno preciznije – dok alternator predaje energiju. To se pak izvodi inteligentnim nadzorom alternatora pri čemu nije potrebna dodatna intervencija u električnu instalaciju motora i alternatora, kao niti instalacija nekog posebnog senzora rada motora. Ovo je pak ekstremno važno kako se ne bi uz isključeni alternator praznila i ispraznila startna baterija!!!!

Detekcija da je alternator u pogonu provodi se mjerenjem napona starter baterije na koju je alternator priključen. No pretvarač nije uvijek u mogućnosti ispravno zaključiti o naponu startne baterije – on zavisi o padu napona na priključnom kabelu – a pad napona na priključnom kabelu o struji, duljini  i presjeku priključnih kabela. Ako pretvarač ne prenosi energiju kroz sebe iz alternatora prema bateriji opće namjene tada je moguće mjerenjem napona na ulazu pretvarača zaključiti o naponu alternatora – odnosno startne baterije.

Detekcija uključenosti alternatora provodi se nizom periodičnih testova napona startne baterije za vrijeme dok se prekida punjenje baterije opće namjene. Rezultat mjerenja će odlučiti da li je alternator u pogonu i da li se slijednom smije dozvoliti i nastaviti punjenje baterije opće namjene.

Princip detekcije rada motora i alternatora je prikazan na slici 2. Signal Icharge (struja punjenja LFP baterije opće namjene) prikazuje kada je kroz  pretvarač omogućen prijenos energije iz alternatora, tj kada kroz priključne kabele pretvarača Orion teče struja iz alternatora spojenog na startnu bateriju prema  bateriji opće namjene. Na ovaj način Orion Smart DC-DC pretvarač automatski razdvaja baterije dok motor i alternator  nisu u pogonu.

Slijedi pojašnjenje pojedinih područja sa slike 2.

0 do 1: Kada se motor mehanički zavrtio i napon alternatora je porastao. Kada napon VIN preraste Venable razinu, punjenje baterije opće namjene započinje.

1 do 2: Zbog struje punjenja dolazi do pada napona na ulaznom kabelu Vcable, ovaj pad napon smanjuje ulazni napon pretvarača VIN . Sve dok VIN ostaje iznad razine Vtest  punjenje je omogućeno.

2 do 3: Ako VIN padne ispod razine Vtest  kreće detekcija rada motora. Svake 2 minute punjenje litijeve baterije se zaustavlja i kroz 10 s nema prijenosa energije kroz punjač. Za tih 10 sekundi se mjeri napon. Kako nema struje u kabelu jer je prijenos energije prema litijevoj bateriji zaustavljen, nema niti pada napona na priključnom kabelu pa je mjerenjem napona VIN moguće mjeriti napon starter baterije  Vstarter. Ako je VIN iznad razine Vtest nastavlja se punjenje LFP baterije. U tom stanju, test mjerenje napona startne baterije se provodi svake 2 minute.

3 do 4: Ako za vrijeme mjerenja kroz 10 sekundi uz zaustavljeno punjenje litijeve baterije, mjereni napon VIN padne ispod razine Vtest, tada se zaključuje da je motor, odnosno alternator isključen i punjenje litijeve baterije se slijedno isključuje.

4 do 5: Kada napon VIN preraste Venable razinu, punjenje ponovno počinje – sve kako je već opisano.

Orion Smart DC-DC pretvarač kao izvor napajanja

Orion Smart DC-DC pretvarač montira se vertikalno na negorivu i nezapaljivu  površinu s priključcima prema dolje. Ispod i iznad uređaja mora ostati 10 cm slobodnog i praznog prostora za pouzdano hlađenje. Pretvarač montirajte blizu baterije – nikada iznad baterije zbog opasnost plinjenja i općenito dodatnog zagrijavanja uređaja toplinom baterije. Za početak odspojite kabele s remote on/of  upravljačkog ulaza. Time je uređaj onemogućen. Spojite ulazne kabele na startnu bateriju. Priključite se na uređaj s Victron connect App aplikacijom preko pametnog telefona – uvijek podesite izlazni napon, posebno prije možebitnog spajanja nekoliko uređaja u paralelu.  Spojite teret i uređaj je spreman za rad. Ponovno spojite kabele na remote on/of upravljački ulaz. Zatvaranjem sklopke S1 uređaj počinje napajati istosmjerna trošila.

Orion Smart DC-DC pretvarač kao punjač

Za početak i u ovom slučaju odspojite kabele s remote on/of  upravljačkog ulaza. Time je uređaj onemogućen. Spojite ulazne kabele na startnu bateriju. Priključite se na uređaj s Victron connect App aplikacijom preko pametnog telefona – uvijek podesite izlazni napon, odnosno karakteristiku punjenja za izabranu bateriju opće namjene.  Spojite bateriju opće namjene koja će se puniti i uređaj je spreman za rad. Ponovno spojite kabele na remote on/of upravljački ulaz. Zatvaranjem sklopke S1 uređaj počinje s radom ako alternator radi. No nemojte zaboraviti da ovdje imate punjač LFP baterija koje se ne smiju prepuniti. Dakle negdje u sustavu mora postojati odgovarajući BMS (sustav za nadzor LFP baterija) koji će upravljati remote on/off ulazom punjača i koji će na vrijeme zabraniti punjenje ako je baterija puna! Orion smart DC-DC pretvarač puni baterije uz trostupnjeviti algoritam pri čemu proračunava trajanje apsorpcijskog vremena – kod plićih pražnjenja apsorpcija traje kraće, kod dubljih pražnjenja apsorpcija traje dulje. Kod litijevih baterije podešava se na fiksno vrijeme trajanja apsorpcije.

Spajanje Remote on/off upravljačkog ulaza

Remote on/off upravljački ulaz služi za upravljanje radom pretvarača. Može biti spojen na 3 načina:

  1.  sklopka između L i H stezaljki (uređaj je omogućen ako je otpor između L i H stezaljki < 500 kΩ),
  2.  sklopka između plus pola startne baterije i H stezaljke (uređaj je omogućen razinom > 3 V),
  3.  sklopka između minus pola startne baterije i L stezaljke (uređaj je omogućen razinom < 5 V).

Sva tri načina su prikazana na slici 5.

Isključenje detekcije rada motora i alternatora

Funkcija detekcije rada motora i alternatora kada pretvarač služi za punjenje baterije opće namjene provodi se samo ako opcija  “isključi detekciju rada motora (engl.engine detection override)”  nije aktivirana!  Primjenom naponske razine > 7 V na L  stezaljki remote on/off ulaza  isključuje se detekcija rada motora. Pretvarač će puniti bateriju opće namjene sve dok je na stezaljci L razina napona > 7 V.  Na ovaj način može se iz neke udaljene jedinice upravljati radom punjenja bez detekcije rada motora i alternatora. No i uz stezaljku L > 7 V potrebno je i dalje koristiti remote on/off ulaz za opću dozvolu punjenja pa se tako izravno upravljanje punjenjem bez detekcije rada motora i alternatora izvodi kao na slici 6. Primijetite zbog toga i kratkospojnik na stezaljkama L i H.

Ako se za nadzor punjenja i pražnjenja koristi uobičajeni VE.bus BMS opisan u ranijim nastavcima, tada je rješenje spoja prikazano na slici 7. Na toj slici je prikazan sustav gdje je masa startne baterije namjerno razdvojena od mase baterije opće namjene, pa se za upravljanje punjenjem mora koristiti remote on/off kabel s galvanskom izolacijom. I na ovoj slici se želi isključiti primjena automatske detekcije rada alternatora pa je L stezaljka upravljačkog ulaza spojena preko ključa za upravljanje motorom na plus pol startne baterije. To konkretno znači da je uz zakrenuti ključ motor uključen i alternator već puni startnu bateriju pa se može puniti i baterija opće namjene. U slučaju da motor i alternator  rade, a LFP baterija je puna, tada će BMS zaustaviti  rad Orion Smart DC-DC pretvarača.

Slika 8. daje pomoć pri određivanju potrebnog presjeka za željenu duljinu baterijskih priključaka kao i potrebne osigurače u plus polovima baterija. Uređaji se proizvode u snagama 220 W do 400 W za ulazne i  izlazne napone 12 i 24 V u kombinacijama: 12/12; 12/24; 24/12 i 24/24. Važno je napomenuti da se neograničeni broj ovih uređaja može spojiti u paralelu i  tako povećati struja/snaga  punjenja prilagođavajući se alternatoru i potrebama baterija.  Za napomenuti je da je moguće nabaviti i verziju koja nije galvanski izolirana. To znači da je minus obje baterije galvanski spojen. Ovdje su opisani detalji za galvanski izoliranu verziju u kojima nema galvanske veze između minusa stezaljke startne baterije i minusa stezaljke LFP baterije opće namjene. Naravno i galvanski izolirani uređaj se smije koristiti tako da mu se minus stezaljke spoje na zajedničkoj minus sabirnici no to će ovisiti o ostatku instalacije.

Na slici 9 se vidi konkretan spoj jednog sustava u kojem se nalazi primijenjen galvanski izoliran Orion Smart DC-DC pretvarač kojemu su minus stezaljke spojena na zajedničkoj minus sabirnici.Sve elemente ove sheme smo objasnili u dosadašnjim nastavcima serije. Stoga uživajte analizirajući ožičenje! Slika  je preuzeta s proizvođačeve stranice: https://www.victronenergy.com/upload/documents/1.6KVA-12V-MultiPlus-230-Volt-system-example-4-PIN-VE-Bus-BMS-Lithium-Orion-Tr.pdf

Silazno/uzlazni DC/DC pretvarač 

Silazno/uzlazni DC/DC pretvarač (engl.buck/boost converter) sa slike 10. također ima detekciju rada pogonskog motora i vrtnje alternatora. Ta detekcija se provodi preko senzora vibracija, svaki motor dok radi ima karakteristične vibracije koje se mehanički prenose i do pretvarača. Dodatno se može pratiti i ulazni napon uređaja i ta informacija kombinirati s prisutnošću vibracija. Pretvarač prosljeđuje energiju prema LFP bateriji samo ako je motor u radu i ulazni napon tj. napon startne baterije, veći od podešenog praga i ako je prošla postavljena podesiva vremenska zatega od starta pogonskog motora.

Osim opisanog automatskog upravljanja, radom pretvarača je moguće upravljati i preko upravljačkog priključka „Pin 1“ (ljubičasti vodič), slika 11. Pretvarač počinje prosljeđivati energiju kada je napon na  upravljačkom priključku Pin 1 >= 2 V i kada je ulazni napon na IN priključku (napona alternatora i startne baterije) veći od zadanog praga. Podsjetit ćemo se i da i jednokratno prepunjivanje LFP baterija dovodi do uništenja baterija. Ako smo izabrali da se pretvaračem upravlja preko detekcije rada motor onda se preko „Pin 2“ (zeleni vodič) može upravljati njegovim isključenjem preko upravljačkog izlaza nadzornika LFP baterija. Kada je Pin 2 na niskoj razini tada je pretvarač isključen i neće predavati energiju LFP bateriji sve i da alternator radi. Dodatno ako je LFP baterija preduboko ispražnjena tj ako je napon pao ispod nekog podesivog minimuma, dobro ju je puniti s manjom strujom dok se ne oporavi. Prag te nove, niže struje punjenja, za slučaj dubokog pražnjenja je  također podesiv. Slika 12. prikazuje spoj silazno/uzlaznog DC/DC pretvarača  u električnoj instalaciji plovila ili vozila.

U pravilu na plovilu ili vozilu imamo za startnu bateriju najčešće klasičnu olovnu bateriju. Ona se dopunjava alternatorom koji posjeduje vlastiti regulator napona. I sve dok smo na plovilu imali bateriju opće namjene isto od olova moglo se pomoću inteligentnog releja tipa cyrix koristiti alternator i za dopunjavanje baterije opće namjene. Međutim zbog malih unutarnjih otpora LFP baterije i time slijedno više struje pri izravnom spoju alternatora na LFP bateriju može se oštetiti (i uništiti!) alternator. Neki alternatori imaju posebne regulatore koji sami ograničavaju izlaznu struju mjereći temperaturu svojih namota. No ako nemate takav alternator i pripadni pametni regulator, DC/DC pretvarač za punjenje LFP baterije mora imati mogućnost preciznog zadavanja i reguliranja maksimalne struje punjenja LFP baterije. Ograničenjem struje ograničava se i snaga koja se povlači iz alternatora pa tako alternator neće biti ugrožen. Podešenje iznosa struje punjenja LFP baterije provodi se u DC/DC pretvaraču  preko osobnog računala koje se spaja USB sučeljem na DC/DC pretvarač, a uz korištenje male besplatne programske aplikacije TSC config podešavanjem parametra „27 – Maximum output current“, slika 13. Tako podešena vrijednost izlazne struje dodatno je utjecana senzorom temperature u samom pretvaraču. Ako temperatura u pretvaraču poraste, struja se dodatno ograničava. Tako se sam pretvarač štiti od prekomjerne temperature koja bi ga mogla uništiti.

Prilikom izvođenja instalacije potrebno je predvidjeti osigurač na ulazu i osigurač na izlazu pretvarača i sve to izvesti odgovarajućim presjekom vodiča:

  • model 25 A – osigurač 40 A, presjek 16 mm2
  • model 50 A – osigurač 60 A, presjek 25 mm2
  • model 100 A – osigurač 125 A, presjek 50 mm2.

Prema startnoj bateriji koristite topive osigurače kave smo već opisivali u seriji, dok prema LFP bateriji bi trebalo koristiti brze ili ultra brze osigurače (engl.fast acting fuses). Najprije spojite GND priključak pretvarača i (–) polove baterija na zajedničku masu, a tek onda (+) polove. Spajanje plus polova baterija na pretvarač, a bez referentnog GND potencijala može dovesti do nekontroliranih struja kroz pretvarač i uništiti ga. Jako je važno da je GND spoj pretvarača s minus polovima baterija zaista pouzdan. Pretvarač nema zaštitu od spajanja baterije obrnutim polaritetom!

Pretvarač može raditi u jednom od tri odnosa ulaznog i izlaznog napona: 12 V na 12 V, 24 V na 24 V, 12 V na 24 V.  U tablici 1. su pripadne maksimalne struje punjenja koje dozvoljavaju uređaji. Ako se podesi maksimalna struja izlaza pretvarača, on će sam podesiti napon koji je potreban za tu struju, ali pri tome izlazni napon neće biti viši od postavljene maksimalne granice!

Za LFP baterije se postavljaju sljedeća podešenja:

  • ulazni napon –  izlazni napon              12 V – 12 V             24 V – 24 V               12 V – 24 V
  • parametar 20 izlazni napon za LFP        14,2 V                      28,4 V                       28,4 V
  • parametar 24 prag podnapona         11,8 V – 12,2 V      23,8 V – 24,2 V        11,8 V – 12,2 V
  • parametar 22 maksimalna izlazna struja:  do  60 % nazivne struje alternatora – ne više.

Pretvarač je opremljen s dva niza LED pokazivača koji mijenjaju boju i brzinu bljeskanja: jedan za ulazni dio i jedan za izlazni dio.

IN pokazivači pokazuju stanje na ulaznom priključku vezano na startnu bateriju:

  • Zeleno: pretvarač radi prisutna je ili detekcija vrtnje alternatora ili postoji nalog na pin 1 upravljačkom ulazu.
  • Žuto: ulazni napon je niži od postavljenog praga koji je potreban da se pretvarač uključi.
  • Crveno: unutarnja temperatura pretvarača je viša od sigurnosnog praga, pretvarač još radi.
  • Plavo: kratki impulsi = detektirana je vrtnja motora, pretvarač će krenuti nakon podešenog vremenskog
    zatega; polako bljeska = pretvarač je isključen i blokiran zbog preniskog ulaznog napona.

OUT pokazivači pokazuju stanje na izlaznom priključku vezano na LFP bateriju:

  • Zeleno: pretvarač je isključen, priključena baterija na izlazu je u dozvoljenom području napona.
  • Žuto: pretvarač je isključen, priključena baterija na izlazu ima prenizak napon.
  • Crveno: Pretvarač je isključen. Priključena baterija na izlazu ili nije priključena ili je potpuno prazna.
  • Ljubičasto: Pretvarač je uključen na napon i šalje struju u bateriju priključenu na izlazu.

Za primijetiti je da ovaj silazno/uzlazni DC/DC pretvarač za razliku od netom opisanog Orion Smart DC/DC pretvarača ima nešto grublje odrednice za postavljanje izlaznog napona; zadaje se napon punjenja baterije priključene na izlaz i maksimalna struja punjenja. No to je za LFP bateriju potpuno dovoljno! Orion pretvarači imaju pak trostupanjsku karakteristiku punjenja što je izuzetno bitno samo kod baterija opće namjene izvedenih olovnim baterijama. Orion pretvarači su izvedeni po jedinicama s nešto manjim strujama punjenja, ali se mogu spajati u paralelu do potrebne ukupne struje punjenja. Primijetite i da Orion pretvarač iz ima izvedbu s galvanskim odvajanjem startne baterije i baterije opće namjene – dakle moguće je imati dvije razdvojene mase baterijskih sustava, dok silazno/uzlazni DC/DC pretvarač ima zajedničku masu (minus pol) obje baterije, dakle radi se o galvanski neodvojenom ulazu i izlazu uređaja.

Kako djeluje silazno/uzlazni DC / DC pretvarač?

Za sve kojima je ovo presloženo – slobodno preskočite. Za razumijevanje rada istosmjernog pretvarača bitne su sljedeće fizikalne činjenice (sve navodimo bez formula!!!):  Struja se kroz prigušnicu ne može trenutno promijeniti i prigušnica predstavlja otpor promjeni iznosa struje kroz sebe. Kada se struja kroz idealnu prigušnicu (zanemaren djelatni otpor) ustali, tada na njoj nema pada napona. Kada se struja kroz prigušnicu mijenja prigušnica ima svojstvo da inducira na sebi takav napon koji će nastojati zadržati iznos i smjer struje prije nastanka promjene. Kada je napon na prigušnici ustaljen,  struja se linearno mijenja; povećava ili smanjuje. Prigušnica je spremnik energije. Na slici 14. su prikazane dvije baterije, dva skladišta energije između kojih su dvije poluvodičke sklopke, svaka zaštićena svojom povratnom diodom.

Takav spoj omogućava upravljanje smjerom i količinom energije prenesene iz jedne baterije u drugu. Pri tome naravno snaga koja prolazi od ulaza prema izlazu, ako zanemarimo neznatne gubitke uređaja, ostaje ista. Zbog toga ako se iz ulazne baterije penjemo na višu razinu napona (recimo s 12 na 24 V) tada struja izlaza pada na pola vrijednosti ulazne struje. Ako se iz ulazne baterije spuštamo na nižu razinu (recimo s 24  na 12 V) tada je na izlazu struja dvostruko veća! Silazno/uzlazni DC/DC pretvarač odgovara po svojem načinu djelovanja i funkciji transformatoru u izmjeničnim mrežama. Transformator  u izmjeničnim mrežama također prilagođava razinu napona. Kako kroz ulaz (primarni namotaj) i izlaz (sekundarni namotaj) transformatora, zanemarimo li gubitke, prolazi uvijek jedinstvena snaga spojenog izvora to vrijedi: ako napon izlaza pada  – struja izlaza raste, ako napon izlaza raste struja izlaza pada. Promjenu razine napona smo kod izmjeničnog transformatora definirali brojem zavoja na primaru i sekundaru. U silazno/uzlaznom DC/DC pretvarač razina napona izlaza rezultat je upravljanja silaznom i uzlaznom sklopkom. Te sklopke upravljaju se frekvencijom nekoliko kHz. Bitan dio uređaja je i prigušnica. Prigušnica ima neki induktivitet, a induktivitet je mjera otpora promjeni struje kroz prigušnicu –  struja sporije slijedi promjene napona što je veći induktivitet prigušnice.  Upravo to svojstvo je ključno za silazno/uzlazni DC/DC pretvarač.

Ako je potrebno podignuti napon izlaza u odnosu na napon ulaza tada istosmjerni pretvarač djeluje u uzlaznom načinu rada (engl. boost mode). Ako je potrebno spustiti napon izlaza u odnosu na napon ulaza tada istosmjerni pretvarač djeluje u silaznom načinu rada (engl. buck mode).

Uzlazni način djelovanja

Pri smjeru energije iz startne baterije 12 V, odnosno alternatora prema bateriji opće namjene  24 V potrebno je, osigurati povišenje razine izlaznog napona prema ulaznom. Na slici 15. prikazan je takav spoj; koristi se samo uzlazna sklopka i povratna dioda D od silazne sklopke. Silazna sklopka je trajno otvorena.

Kako se povisuje napon na bateriji opće namjene?

Ako se zatvori uzlazna sklopka S tada zbog zapiranja diode silazne sklopke (manji je napon anode od napona katode) struja ne može ići prema višoj razini baterije opće namjene. Stoga diodu možemo izbrisati s crteža za vrijeme dok je zatvorena uzlazna sklopka S.  Struja kroz uzlaznu sklopku S  zbog praktički kratkog spoja startne baterije kreće rasti. Brzina porasta struje je ograničena induktivitetom prigušnice. Napon na prigušnici je jednak naponu na bateriji, pa struja linearno raste. Pri porastu struje u prigušnici se akumulira energija.  U nekom trenutku sklopka se otvara, struja zbog induktiviteta prigušnice, odnosno nakupljene elektromagnetske energije, mora nastaviti teći. Na prigušnici se inducira napon koji nastoji progurati struju u dosadašnjem smjeru što propusno polarizira diodu (napon anode postaje veći od napona katode). Struji prigušnice koja tako prolazi kroz diodu suprotstavlja se napon na bateriji opće namjene, ali zbog energije u prigušnici struja nastavlja teći u bateriju opće namjene, usprkos što je napon na bateriji opće namjene viši od napona startne baterije. Naime napon startne baterije je „pojačan“ induciranim naponom na prigušnici i oba ta napona su viša od napona baterije opće namjene. Kako se energija u prigušnici smanjuje tako se smanjuje i inducirani napon pa i struja opada iznosom. Kada bi se stanje ostavilo trajno, po pražnjenju energije akumulirane u prigušnici dioda bi opet postala nepropusno polarizirana i struja bi prestala teći. Struja koja je ušla u bateriju opće namjene ipak ju je ponešto napunila. Potom ciklus kreće ispočetka. Zatvara se sklopka S, struja opet raste, akumulira se energija u prigušnici…Za uočiti je krasno svojstvo prigušnice koja je međuspremnik energije; puni se energijom na nižoj razini napona startne baterije pri čemu struja kroz prigušnicu raste, a prazni energiju na višoj razini napona baterije opće namjene, pri čemu struja kroz prigušnicu opada. A uzlazna sklopka S i dioda D su prometnici za usmjeravanje struje u željenom smjeru iz startne u bateriju opće namjene. U ustaljenom stanju i pri visokoj frekvenciji rada sklopke S, dakle ustaljenom periodu rada uzlazne sklopke (period rada sklopke je ispod 1 ms!) napon na bateriji opće namjene se tek neprimjetno podiže za vrijeme jednog ciklusa rada sklopke jer je količina transportirane energije u jednom ciklusu jako mala. Baterija opće namjene se ponaša kao veliki kondenzator koji se lagano puni strujom.

Ako je cijeli ovaj opis istosmjernog pretvarača prenaporan ili prezahtjevan tada pokušajte shvatiti istosmjerni pretvarač kao  „istosmjerni  transformator“ kroz kojega prolazi u nekom trenutku neka snaga gotovo bez gubitaka, pri čemu je moguće proizvoljno definirati DC napon izlaza. Silazni način rada DC/DC pretvarača ovdje nećemo objašnjavati!

Prikaz Victron  rješenja

Srećom, za primjenu uređaja, gornje znanje nije potrebno! Na slici 16 prikazano je jedno konkretno rješenje  s primjenom opisanog DC/DC pretvarača, a na slici 17 je prikazano detaljno ožičenje toga dijela. Uočite dvije poluvodičke sklopke BP. One služe da po naredbama VE.Bus BMS-a blokira punjenje ili pražnjenje LFP baterije. Što se tiče spoja alternatora i startne baterije sama BP sklopka ne bi bila potrebna jer DC/DC pretvarač ima u sebi mogućnost zaustavljanja punjenja LFP baterije, no u konkretnoj aplikaciji imamo i dva MPPT regulatora koji također pune LFP bateriju pa i njih treba odspojiti ako je LFP baterija puna. Kada je LFP baterija puna VE-Bus BMS uređaja šalje signal na BP sklopku i svi punjači se odspajaju.Ako je LFP baterija prazna tada VE.Bus BMS uređaj šalje signal na drugu BP sklopku i sva DC trošila se odspajaju.

Originalnu i potpunu shemu možete pogledati na:  https://community.victronenergy.com/content/kbentry/15035/victron-vw-van-electrics-install-schematic-drawing.html

Moguće  je ovaj DC/DC pretvarač primijeniti i prema slici 18. koja daje samo osnovnu ideju spoja.

Zaključak

U ovom nastavku smo opisali dva DC/DC pretvarača kojim možemo zadržati klasični alternator pri zamjeni olovne baterije opće namjene s LFP baterijom opće namjene na plovilu ili vozilu.

[email protected]

Je li vam ovaj tekst pomogao?
Dislike 0
Pogleda: 9554