Zamjena olovnih baterija LFP baterijama (3)

Vrijeme čitanja: 6 min

Uvod

U prethodna dva nastavka razrađena je električna shema zamjene olovne baterije opće namjene u brodici s Lithium Super Pack – LSP baterijom kao posebno kompaktnom izvedbom Litijevih baterija. Nadzornik rada baterije i sklopke za isključenje punjača i trošila u takvim baterijama nalaze se u kućištu baterije.  Pokazan je fizički razmještaj i izvedba ožičenja komponenata. Raščlanjen je i spoj nove instalacije s postojećom instalacijom i to u istosmjernom i izmjeničnom dijelu. U izmjeničnom dijelu ugrađene su RCD sklopke kao dodatna zaštita od strujnog udara. U ovom nastavku objašnjava se podešavanje komponenata pri puštanju u pogon i moguća izvedba daljinskog nadzora ovog sustava.

Shema rekonstrukcije (podsjetnik)

Na slici 1. je prikazana cjelovita shema sustava.  Ugrađeno je dvije skupine LSP baterija po 600 Ah umjesto ukupno dosadašnjih 200 Ah. Baterijske skupine su priključene na Lynx power in kompaktne sabirnice preko rastalnih osigurača. Ugrađena su dva MPPT regulatora punjenja energijom iz fotonaponskih modula. Energija iz MPPT regulatora punjenja sklopkom se usmjerava u jednu ili drugu skupinu baterija preko class T rastalnih osigurača. Iz alternatora energija se vodi prema LSP bateriji preko DC/DC pretvarača Orion Smart koji ograničava struju alternatora pri punjenju baterije da se ne preoptereti alternator. Pretvarači su spojeni na temeljni razvod energije baterije opće namjene u jednom Lynx Power in modulu. Taj se pak modul spaja na izbornom sklopkom izabranu aktivnu skupinu baterija preko class T osigurača. Za napajanje izmjeničnih trošila na brodici za vrijeme plovidbe, ali i za nadopunjavanje baterija priključenjem na mrežu s kopna ugrađen je dvosmjerni pretvarač Multiplus. Između pretvarača i Lynx power in modula spojena je servisna sklopka koja služi za potpuno isključenje dvosmjernog pretvarača iz strujnog kruga tako da se bez potrebe ne uzima energija za održavanje pripremnog rada dvosmjernog pretvarača dok  nema potreba za izmjeničnim trošilima. Dvosmjerni pretvarač je spojen na aktivnu baterijsku skupinu na isti način kao i pretvarač Orion smart.

Lynx power in kompaktna sabirnica

Lynx power in se upotrebljava za spoj baterije u sustav, ali i općenito za razvod energije, slika 2. U istom kućištu je i plus i minus sabirnica. Kako LSP baterije imaju potencijal razvijanja izuzetno visokih struja kratkog spoja (reda nekoliko kA) preporučuje se Lynx power in modul prema ostatku sustava spojiti preko zajedničkog brzog class T osigurača s visokom prekidnom moći. Kabeli se priključuju stopicama na M8 vijke. Uvodi kabela u kućište dozvoljavaju vanjski promjer kabela od 22 mm/kabelu. Omogućeno je četiri spajanja, a istaci sabirnica sa strane služe za međusobno spajanje jedinica u seriju. Ako se na te istake priključuje kabelska stopica ona je opet za M8 vijak. Sabirnica je dimenzionirana za 1000 A DC.

Malim zahvatom prikazanim na slici 3. Lynx power in modul može prihvatiti u plus polu i MEGA osigurače. Potrebno je nabaviti četiri M8 vijka, podložne pločice, matice i opružne osigurače. Lynx power in se otvori, odviju se svi poklopci. Ubace se novi vijci na za to predviđena mjesta, postavi se poklopac, postave se matice i podložne pločica i sada je ostvarena ravnina za ugradnju MEGA osigurača. Baterije se spajaju u paralelu preko Mega rastalnih osigurača u svakoj grani. Slika 4. prikazuje kako istaci sabirnica izravno služe za spoj s class T osiguračem u plus polu i mjernim otpornikom nadzornika baterija BMV 712 smart u minus polu.

Informacijski spoj

Slika 5. prikazuje spoj informacijskih komponenata. Investitor je tražio isključivo nadzor preko pametnog telefona kao najjednostavniju opciju nadzora. U trenutku puštanja u pogon nije bio zainteresiran za daljinski nadzor. Pomoću besplatne aplikacije VictronConnect i Bluetooth sučelja na zaslon telefona mogu se dohvatiti i podesiti parametri uređaja u sustavu:

  • BMV712 smart nadzornik baterija
  • MPPT smart regulator punjenja
  • Orion smart DC/DC pretvarači
  • Dvosmjerni pretvarač Multiplus.

Dvosmjerni pretvarač Multiplus nema u sebi Bluetooth sučelje. Stoga je u sustav uključen VE.Bus smart dongle. To je pak  uređaj koji ima Bluetooth sučelje, spojen je na VE.Bus sabirnicu, a preko nje i   na pretvarač Multiplus.  Ovaj spoj omogućuje pristup telefonom do Multiplusa. Dodatno, na uređaj se može spojiti osjetnik temperature koji može poslužiti za mjerenje temperature baterije. No u ovoj shemi spojen je da mjeri temperaturu plus sabirnice Lynx power in modula jer baterije imaju u sebi zaštitu od pretjeranog zagrijavanja. Koja temperatura će se mjeriti ovim osjetnikom ostaje uvijek na izbor pri promišljanju sustava. U sustav je spojen i Digital multi control upravljački panel koji omogućuje da se u kabini, dakle fizički udaljeno od pretvarača, može nadzirati stanje preko LED dioda i upravljati izborom načina rada dvosmjernog pretvarača Multiplus (samo punjač, izmjenjivač i punjač ili isključeno stanje).

Podešavanje parametara

Svaki uređaj blizu pametnog telefona (nekoliko metara od uređaja) se dohvaća preko VictronConnect aplikacije na zaslonu telefona, slika 6. Vrlo je bitno prije samog rada na brodici osvježiti VictronConnect aplikaciju na aktualno stanje. Nakon prvog priključenja na svaki pojedini uređaj na brodici, VictronConnect će sam prepoznati da li je potrebno ažurirati firmware tog uređaja. Nove verzije se stalno događaju i VictronConnect ih prati i predlaže promjenu/dopunu. Svakako prihvatite te promjene. Ako imate staru i neažuriranu inačicu VictronConnect aplikacije na svom telefonu, tada se neće moći prepoznati da je u nekoj od komponenata sustava zapravo stari firmware. To dakako može zadati ponešto glavobolje jer je preduvjet rada uređaja, a time i zadovoljstva sustavom, da su u svim uređajima zaista zadnje poznate i moguće promjene. Na kraju podešavanja dobro je ne zaboraviti promijeniti svim uređajima pristupni PIN tako da ne ostanu otvoreni za „šetače s mula“! Podešenje dvosmjernog pretvarača Multiplus nije prikazano jer ga se ipak mora obaviti preko VE.configure programa, a to bi produljilo ovaj prikaz. No nema nikakvih posebnih tajni jer se opet radi oko svega nekoliko parametara.

Podešavanje nadzornika baterija BMV 712 smart

Uređaje koji se podešavaju imaju  „plave“ i „bijele“ zaslone u VictronConnect aplikaciji. Plavi zasloni su za pregled i uočavanje stanja uređaja, a bijeli zasloni su za parametriranje. Plavi zasloni su  pokazni „za korisnike“, a bijeli su za promjenu veličina, tj. za „znalce“, slika 7. Potrebno je otvoriti svaku bijelu stranicu i pogledati što je tamo za podesiti.

Slika 8. prikazuje podešenja vrijednosti nadzornika baterija BMV712:

  • kapacitet baterije
  • podaci za sinkronizaciju da je baterija 100% napunjenja (napon, mala struja na kraju punjenja, trajanje male struje na kraju punjenja)
  • Peukertov koeficijent i efikasnost punjenja (vezano je za kemiju baterije!)
  • razina kapaciteta (u %) koju proglašavamo da je baterija prazna
  • ponašanje ugrađenog releja (signalizacija i alarm napunjenosti, napona)
  • definiranje drugog mjernog ulaza za mjerenje napona startne baterije
  • definiranje zvučnog alarma
  • izbor i potvrđivanje parametara mjernog shunta
  • svjetloća i trajanje uključenosti pokazivača
  • izbor veličina koje će se pokazivati u cikličkom prolazu tipkicama pokazivača.

Podešavanje MPPT regulatora punjenja i DC/DC pretvarača Orion smart

Podešenje parametara MPPT nadzornika se zapravo svodi na podešenje tipa baterije koja se puni, slika 9. Izborom baterije definira se automatski potreban napon apsorpcije 14,2 V,  trajanje  apsorpcije 2h i napon mirovanja 13,5 V, slika 9. Sve ove razine vezano za Litijevu bateriju su objašnjene u prethodnim nastavcima serije. Moguće je i ograničiti maksimalnu struju prema baterijama što u primjeni u ovom konkretnom slučaju nije bilo potrebno s obzirom na malu snagu fotonaponskih  modula i veliki kapacitet aktivnog baterijskog seta od 600 Ah.

DC/DC pretvarač Orion smart parametrira se u način rada „punjač“ i izabire se tip baterije, slika 10. Podešava se tip alternatora s čime je u vezi i podešavanje razina napona, tj. ako je napon ulaza pretvarača iznad razine 14,0 V smatra se da je motor u pokretu i alternator u radu. Ako napon ulaza padne ispod 13,5 V smatra se da je motor stao i da alternator više ne proizvodi struju pa bi svako daljnje prebacivanje energije praznilo startnu bateriju, a to se ne želi. Ispod 13,5 V pretvarač Orion prestaje prebacivati struju iz kruga alternatora i startne baterije u bateriju opće namjene. Tu su i vremena kašnjenja uključenja rada koja dozvoljavaju da se motor, a time i napon alternatora stabilizira. Ako ova detekcija rada motora iz bilo kojeg razloga ne bi bila aktivna, postavljena je još jedna zaštita preko naponske razine (postavljene na 12,8 V) koja će bezuvjetno isključiti DC/DC pretvarač.

Mogućnost daljinskog nadzora

I kako to obično biva, kada se „igračka“ oživi, dogode se i nove želje. U ovom slučaju naravno da bi bilo odlično doma iz fotelje pogledati stanje baterije, barem preko zime. FN moduli ne pune oba seta već samo jedan, u nekom trenutku možda će biti potrebno prebaciti sklopku da se dopuni drugi set i to usred zime. LSP baterije imaju zaštitu u sebi i isključit će se same iz sustava, ali to je ipak zadnje što se želi jer kada se to dogodi onda vlasnik ima još ograničeno vrijeme prije nepovratnog uništenja baterije. Naime i elektronika u bateriji troši energiju iako su sva vanjska trošila isključena. Već i sama pomisao da bi baterije  od 1200 Ah se mogle uništiti predubokim pražnjenjem  bit će dovoljan razlog da se investira i u daljinski nadzor. Kako sustav ima 4 VE.direct uređaja, mora se primijeniti OCTO Gx uređaj koji ima dostatan broj VE.direct sučelja, slika 11. Preko GX GSM modema se podaci prosljeđuju na VRM portal gdje se otvara besplatan korisnički račun za praćenje sustava preko Internet preglednika. Nažalost Orion smart DC/DC pretvarači nemaju mogućnost priključka na nadzorni sustav (za sada!) pa će njihovo djelovanje biti vidljivo samo kroz BMV nadzornike.

Zaključak

Kroz tri nastavka opisana je zamjena olovne baterije opće namjene LSP baterijom (engl. Lithium super pack), Litijevom baterijom s ugrađenom zaštitom u sebi. U postojeću električnu shemu ubačeni su novi uređaji i nova baterija. Investitor je spretno sve sam ožičio i bila je potrebna samo kraća pomoć pravog brodskog električara i kraća pomoć oko puštanja u pogon i parametriranja. Kako i tih parametara  nema previše – investitor ih je i sam savladao. Brodica je ovo ljeto plovila s novom opremom i steknuta su nova vrijedna iskustva koja rezultiraju željom da se sustav nadzire daljinski. A Vama će dragi čitatelju to pružiti još jedan interesantan nastavak u bližoj budućnosti!

[email protected]

 

Je li vam ovaj tekst pomogao?
Dislike 0
Pogleda: 221