Come installare le batterie al litio per barche
Installazione di un Batteria agli ioni di litio bank è la risposta attuale all'aumento della domanda elettrica sugli yacht da crociera in mare aperto, soprattutto se si intende smettere di utilizzare il GPL per cucinare.
Tuttavia, l'installazione delle batterie agli ioni di litio può essere difficile e complicata, e se fatto in modo errato, rappresenta un notevole pericolo di incendio.
Tanto per cominciare, attualmente la cella sicura della batteria agli ioni di litio consigliata per l'uso su una barca è il litio-ferro-fosfato (LifePo4), noto anche come LFP.
Anche se possono ancora prendere fuoco (così come qualsiasi batteria) se posizionato o utilizzato in modo errato, queste celle sono state sottoposte a test approfonditi da parte delle autorità antincendio di diverse nazioni e sono generalmente ignifughe da sole.
Per l'utilizzo su una barca, è fortemente sconsigliato l'uso di miscele di ioni di litio per autoveicoli che contengono nichel, cobalto, e manganese perché hanno molte più probabilità di sperimentare “in fuga termica” se non funzionano correttamente.
Poiché non esiste un metodo pratico per trasferire lo stesso intricato meccanismo di protezione con cui le precedenti batterie per auto elettriche erano state originariamente costruite per funzionare, questo esclude di fatto l'uso di quelle batterie.
Sistemi ad alta tensione (spesso 48V, 72V, o 96V) sono tipicamente utilizzati negli yacht a propulsione elettrica, che necessitano di sistemi di controllo adeguatamente progettati.
Anche se sarebbe allettante utilizzare celle di batterie agli ioni di litio con una densità di energia più elevata per queste applicazioni, come il litio cobalto (LiCoO2), farlo sarebbe molto costoso e richiederebbe progettazione e installazione professionali.
Inoltre, perché dovresti installare questo tipo di batteria sul tuo yacht se non puoi ottenere un'assicurazione per questo?
I vantaggi delle batterie LFP
Le batterie LFP offrono due vantaggi chiave rispetto alle batterie al piombo (IL) batterie: accetteranno un molto veloce, ricarica ad alta corrente e può essere praticamente esaurito senza bisogno di una ricarica regolare 100% Stato di carica (Soc).
Infatti, generalmente si accontentano di occupare una posizione SOC tra 20% A 80%. Sebbene la maggior parte dei sistemi di gestione della batteria siano integrati (BMS) li spegnerà a circa 12V, che è paragonabile a circa 10% Soc, puoi persino svuotare completamente l'LFP senza danneggiarli.
Il BMS dovrebbe disattivare automaticamente la fonte di ricarica a circa 14,2 V, per evitare sovraccarichi, quando sono completamente carichi.
Inoltre, Le batterie LFP offriranno molti più cicli di ricarica rispetto a una batteria LA di capacità equivalente. Finalmente, sono anche significativamente più leggere di qualsiasi tipo di batteria LA, che possono avere un impatto significativo sull'equilibrio e sulle prestazioni di una barca a vela.
Conversione LFP?
Qualsiasi cablaggio collegato e protezione del circuito per le batterie LFP deve essere in grado di gestire e personalizzato per l'attività data la loro capacità di assorbire e scaricare correnti molto elevate.
È anche importante tenere presente che potrebbe non essere sempre possibile connettere più di due cosiddetti “drop-in” batterie LFP (quelli che hanno un BMS intrinseco) insieme in serie o in parallelo per formare una banca più grande.
Se hai bisogno di capacità aggiuntiva, di solito è preferibile costruire un banco personalizzato con celle separate da 3,2 V e aggiungere un singolo BMS esterno per gestire l'intero banco contemporaneamente.
È necessario acquistarlo nuovo di zecca, celle di grado A se desideri assemblare il tuo banco di batterie da singole celle.
Molti degli acquisti online a basso costo dalla Cina sono celle di seconda mano che vengono spesso sostituite in un gruppo di continuità (UPS) o altro dispositivo simile utilizzato da una banca di archiviazione dati.
Nonostante la possibilità di fortuna, non ne vale davvero la pena perché sarà quasi impossibile riavere indietro i tuoi soldi.
L'ideale è che le celle siano state sottoposte a test di capacità e arrivino a un livello di tensione relativamente simile, ma devi inizialmente bilanciarli per esserne sicuro.
Anche se è fattibile, non è consigliabile utilizzare gli LFP per il funzionamento dell'elica di prua e del salpa ancora. La maggior parte non funzionerà indipendentemente dall'istante, le elevate richieste di corrente di questi dispositivi spesso superano la soglia di uscita del loro BMS.
La parte di un'installazione LFP che solleva più domande è come configurare correttamente il dispositivo per la ricarica.
I giudizi personali e pratici devono essere espressi come per le altre cose su una barca, e molti di questi possono cambiare in base alle dimensioni e alla tipologia delle imbarcazioni.
Migliorare la longevità cellulare
Le batterie LFP possono essere caricate e scaricate a velocità significativamente più elevate, anche fino a 1°C, rispetto alle batterie al piombo (IL) tipi perché hanno una resistenza molto inferiore (1 x capacità, o 100 A per una batteria da 100 Ah).
La ricarica deve interrompersi quando la corrente di carica scende tra 0,015 C e 0,03 C per evitare di sovraccaricare le batterie. Tuttavia, fino a quel momento vengono generalmente caricati tra 0,5°C e 1,0°C.
Alcuni produttori consigliano addirittura di interrompere la ricarica a 0,1°C per ridurre ulteriormente lo stress della batteria e allungarne la vita. Poiché il SOC può raggiungere il picco quando la batteria LFP è carica solo a metà, non può essere identificato solo dalla tensione della batteria. Inoltre, una batteria LFP da 12,8 V completamente carica ha una tensione di riposo di 13,4 V–13,6 V, che è significativamente superiore ai 12,7 V di una tipica batteria al piombo-acido. Quando una batteria LA dovrebbe essere a 11,8 V, leggerà ancora 13 V a 20% Soc.
Ricarica della batteria
1.
Come impostare la carica dell'alternatore per adattarla alla tua installazione e alle apparecchiature attuali che intendi mantenere è uno degli aspetti più sconcertanti di un aggiornamento LFP.
Grazie alla sua resistenza interna estremamente bassa, una batteria LFP assorbirà quanta più corrente possibile dall'alternatore. L'avvolgimento dell'alternatore alla fine morirebbe per surriscaldamento se questo non venisse controllato.
Probabilmente sovraccaricherai l'alternatore, il relè di rilevamento della tensione (VSR), se si lascia una batteria di avviamento del motore LA collegata direttamente all'uscita dell'alternatore e si carica il banco di ricarica LFP invece del banco di batterie domestiche LA utilizzando un VSR. In realtà, anche se la VSR dovesse sopravvivere a questa condizione, non funzionerebbe come dovrebbe perché il relè dovrebbe rimanere costantemente impegnato a causa della maggiore tensione di riposo dell'LFP.
L'installazione di un regolatore dell'alternatore intelligente esterno è un rimedio suggerito. Questo dispositivo sarà dotato di sensori di temperatura per la batteria e l'alternatore, e regolerà la carica secondo necessità per mantenere l'alternatore entro un intervallo di temperatura operativa sicuro consentendo al contempo al banco LFP di ricevere la massima quantità di carica.
2.
Installazione di un DC-DC (B2B) caricabatterie tra la batteria di avviamento e la batteria interna LFP mentre la ricarica della batteria di avviamento direttamente dall'alternatore è una strategia popolare per la sua semplicità.
Il vantaggio principale di questo approccio è che un caricabatterie DC-DC manterrà al minimo l’utilizzo di corrente dell’alternatore e della batteria di avviamento, garantendo allo stesso tempo che i parametri di carica in uscita siano perfettamente compatibili con la banca domestica LFP.
Inoltre, perché potrebbe continuare a caricare normalmente la batteria di avviamento anche se il BMS LFP si spegne per qualsiasi motivo, i diodi dell'alternatore sono salvaguardati.
L'unico inconveniente significativo è che la quantità di carica che può essere inviata alla banca sarà limitata dalla potenza massima del caricabatterie DC-DC. Se è necessaria una corrente di carica totale più elevata, questo inconveniente può essere evitato collegando più caricabatterie DC-DC in parallelo.
Temperatura regolata
1.
Recentemente ho appreso di una tecnica nota come “pochi soldi,” a volte noto come “regolazione del filo lungo.”
Implica il collegamento diretto dell'alternatore, che ha un regolatore integrato, alla banca LFP, regolare il diametro e la lunghezza del cavo per controllare la quantità di corrente assorbita, e determinare la resistenza necessaria utilizzando la legge di Ohm per abbassare la corrente di carica a un livello che rientri nei limiti di carico di lavoro sicuro dell'alternatore. Anche se questo principio è vero, l'utilizzo di un filo come resistore causerà il surriscaldamento del filo e non è consigliato dalle organizzazioni elettriche marittime professionali. È inoltre improbabile che le compagnie di assicurazione sostengano questa pratica in caso di incidente.
2.
Un problema con le batterie LFP del “drop-in” La varietà è che il BMS smetterà di fornire energia alla batteria quando determina che è completamente carica.
Sarà accettabile se si tratta di un caricabatterie solare o DC-DC. Tuttavia, se è il tuo alternatore, arrestare immediatamente il carico distruggerà sicuramente i suoi diodi di uscita.
Finalmente, è fondamentale tenere presente che le batterie LFP non riceveranno alcuna carica a 0°C o a temperature inferiori.
È quindi necessario posizionare la scatola della batteria su dei cuscinetti termici per mantenere una temperatura di 5°C o superiore se scende spesso a quel livello.
Alla fine accetteranno il pagamento, ma di conseguenza ci sarà un notevole consumo di energia.
Quando si passa alle batterie LFP, c’è un’altra considerazione fisica cruciale da tenere a mente.
È necessario assicurarsi che la cinghia di trasmissione sia in grado di sopportare l'aumento del carico dell'alternatore causato dalle velocità di ricarica più elevate.
Assicurati che la cintura sia del tipo giusto, in buona forma, ed è tensionato correttamente.
Solo gli alternatori con potenza nominale fino a 75 A possono utilizzare una normale cinghia a V.
Sopra questo, una potente cinghia e pulegge, come la trasmissione a cinghia serpentina multicanale, sono necessari.
Varie configurazioni di batterie
Di seguito sono riportate le tre principali tecniche di installazione per le batterie domestiche LFP e l'avviamento del motore LA:
L'energia solare o un alternatore possono caricare la batteria domestica. Pro: Rischio di guasto più basso; semplice e sicuro. Contro: Qualsiasi carica aggiuntiva verrebbe sprecata una volta che ciascuna batteria avesse raggiunto la sua piena capacità.
Solare per avviare la casa, l'alternatore per avviare la batteria, o un caricabatterie DC-DC per avviare la casa. Positivi: Gli LFP domestici vengono caricati in base alle impostazioni LFP corrette e l'alternatore è protetto da disconnessioni impreviste. Contro: La velocità di carica massima è limitata dai caricabatterie DC-DC.
DC-DC dalla casa alla batteria di avviamento tramite l'alternatore e l'energia solare. Positivi: Ricarica più rapida grazie alla tariffa massima della banca interna LFP. Contro: La regolazione esterna dell'alternatore è necessaria per prevenire il surriscaldamento dell'alternatore.
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