Система питания прицепа. Переход со свинца на Lifepo4

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Немного вводных пока, чтобы было от чего плясать...

Есть караван, на борту установлено 3х100=300Ач гелевых тяговых батарей DEKA.

В принципе все устраивает, кроме желания иметь бОльшую автономность по электричеству при как можно меньшем весе. Причем без шума а-ля генератор и т. д.
Дополнительно система решает проблемы с низким электричеством на югах, типа 160-170В в сети, когда та же микроволновая печь только гудит без всякого результата, как и кондиционер.
В настоящий момент система устроена так, что имеем заряд от нескольких источников - генератор автомобиля (в движении), солнечные панели 460Вт, источники питания Минвелл RSP-750-15, настроенный на 14,6В и выдающий честные 60А

и Минвелл RSP-1500-12, настроенный на 13В и свободно дающий 130А.

У всех подхват с 90В без потери выходных характеристик, спеки во вложениях
При наличии сети имею возможность безопасными токами максимально быстро (для свинца) зарядить батареи. Дека по паспорту 20А на банку переваривает, больше опасно
Источник 13В установлен не для заряда, а в параллель с АКБ для "буфера", когда 60А на заряд мало или впритык для питания того же кондиционера. Тогда есть возможность переключиться с одного на другой, а если автоматы сети тянут, включить оба источника

Заряд осуществляется через блоки CTEK SMARTPASS

и CTEK DUAL

, которые имеют на борту разделение батарей без щелкающих реле, МРРТ контроллер заряда, способны переваривать токи до 100А с естественным охлаждением конвекцией, имеют 5-ти стадийную зарядку, автоматическое включение при появлении напряжения по линии генератора и отключение второстепенных потребителей при просадке ниже 11,5В и т. д, то есть полные автоматы.

 

3кВт инвертор запитан непосредственно с АКБ
Для контроля за системой установлен монитор батареи Victron BMV-700, имеющий 500А шунт и гибкие настройки под любые батареи

Принципиальная схема питания в данный момент выглядит так


Вроде ничего не упустил, система вся 12В, перехожу к лиферу...

 

Приобретены относительно недорого 4 ячейки LFP700AHA

Характеристики можно по ссылке глянуть
https://www.ev-power.eu/Winston-40Ah-200Ah/WB-LYP700AHA-LiFeYPO4-3-2V-700Ah.html

Также в комплекте получил iSDT BG-8S - многофункциональный тестер с поддержкой технологии BattGo
Вот тут можно посмотреть обзорчик http://mcheli.blogspot.com/2017/11/isdt-bg-8s-battgo-review.html

Состояние ячеек сейчас не обсуждаем, но, по мнению спецов, вроде как шанс пожить у них есть. Речь про построение системы
Вот тут для меня и начались сложности...

После выкуривания темы, в том числе и на забугорных форумах, по лиферу я понял следующее

1. Заряжать выше 14-14,2В максимум не стоит от слова совсем. Прирост мизерный, а проблемы батарее создать могу. Перезаряд, в том числе постоянный, более 90% SOC это верная быстрая смерть

Тут необходимо внести некоторые пояснения, касающиеся моего случая.
90% времени прицеп просто стоит, подключенный к сети. В это время отапливается круглогодично от сети, то есть внутри всегда не ниже +20 градусов (касательно зимы). Батареи стоят в резерве на случай отключения сети для автоматического запуска дополнительных дизельных отопителей, также от них питается резерв сигнализации. Соотв. СТЕК поддерживает их всегда 100% заряженными. Максимальное зарядное напряжение 14,4В - больше никогда не бывает
То есть типичное состояние в режиме float как-то так у батарей


В случае с лифером это проблема номер раз, потому как

2. Лифер не любит быть в состоянии полного заряда. То есть его желательно держать в состоянии 50-60% SOC. Напряжение типа 3,35В на банку= 13,4В держит его в верхнем диапазоне SOC, то есть на грани фола
Потому что считается, что при 3,4В на банку=13,6В ячейки технически полны

То есть на лицо следующая проблема - нужно иметь 2 состояния заряда лифера, выбираемые хотя бы вручную, то есть хранение и пора в бой.
В первом случае, а это 90% использования батарей, нужно держать их на 50% SOC, а когда в бой, то можно зарядить до 80-90% SOC (~14В) и выключить заряд. Так как в этой ситуации наиболее вероятен последующий расход заряда, а в первой у нас просто условно хранение

А, судя по материалам, заявленные тысячи циклов лифер может отдать в условиях постоянного разряда-заряда, а не зарядили, месяц держим, разрядили. В таком случае жизнь его будет недолгой

 

Постепенно подходим к

3. проблеме - это защита лифера

Мои расчетные рабочие токи могут достигать 300-350А. Не продолжительно, но могут. Ни одну BMS на такие токи, которые лепят сверху на батарею, я не нашел. Да и логично, что никакие платы их не выдержат, даже если лепить котлеты из них. Это существенно снижает надежность системы и небезопасно в том же пожарном плане

То есть тут вижу несколько решений

А) отказываемся от БМС в принципе.

Напряжение заряда ограничивает минвелл RSP-750-15. Я думаю, что ему верить можно.
Минвелл RSP-1500-12 настраиваем на максимально возможное напряжение из его диапазона 10 ~ 13.5В.
С учетом того, что он вынесен за пределы салона, чтобы не греть воздух, который потом приходится опять охлаждать кондиционером, при оптимальном раскладе и длине проводов около 2,5-3м даже при максимальном сечении 0,2В думаю потеряем. То есть больше 13,3В ему не вытянуть то есть имеем 3,32В на банку и это напряжение как раз 50-60% SOC
То есть им можно добиваться этого режима. Если потери на проводах и контактах будут больше, то будет точно 50%SOC, что тоже неплохо

Для балансировки едут 4шт активных балансира ELNI 4/4 Б/У. Для опытов удалось занедорого достать
http://solarcrown.ru/magazin2/product/aktivnyy-balansir-dlya-akb-li-ion-elni-4-4-05

Если производитель не врет, то модуль ЭЛНИ-4/4-05 обеспечивает нивелирование разбаланса между четырьмя отдельными последовательно соединенными литий-железофосфатными аккумуляторами с номинальным током разбаланса 5А (максимальный ток разбаланса 10 А).
Можно соединять параллельно и тогда с высоким КПД и без нагрева пространства, как пассивными, можно равнять батареи гарантированными 20А.
Тут опять же нужны опыты. Не исключено, что лучше ровняет один, а остальные мешают ему. Производитель разрешает такую установку, но что будем иметь на выхлопе неясно. Тут можно постепенное подключение организовать (контакты для этого на блоках есть), а может и не будет после балансировки батарей такого разбега, если не вгонять в нижние и верхние колена кривой напряжений

 

Б) смотрим в сторону серьезных НАСТРАИВАЕМЫХ НЕ КИТАЙСКИХ БМС, которые имеют реле на борту и могут управлять мощными контакторами например
Как варианты из предложенных относительно бюджетных всего пару - это словенская
REC-ABMS-4S Active BMS http://www.rec-bms.com/ABMS.html




На борту (гугль-транслейт)

• высокая эффективность 2 Двунаправленная активная балансировка (упаковка в ячейку и ячейка в упаковку)
• Степень защиты IP65, 35-контактный водостойкий разъем AMP
• Диапазон измерения 2 - 5 В, точность 2 мВ
• до 2-х цифровых датчиков температуры
• измерение тока шунта
• гальванически развязанный протокол связи RS-485 и CAN
• два программируемых релейных выхода
• два программируемых плавких цифровых выхода
• Выключатель
• Светодиодная и зуммерная индикация состояния
• загрузчик
• светодиод ошибки + индикатор зуммера
• Пользовательский интерфейс ПК для изменения настроек, регистрации данных и обновления прошивки
• совместим с сенсорным ЖК-дисплеем REC для мониторинга

микроконтроллер:

• микроконтроллер малой мощности RTC
• заказное программное обеспечение с загрузчиком для удаленного обновления прошивки
• Собственное энергопотребление 60 мВт с отключенной CAN и всеми выходами

RS - 485 связь:

• гальванически развязанная связь RS-485
• Конфигурация ведомого
• RS-485 питание первичной стороны драйвера активируется с помощью мастер-соединения для экономии энергопотребления
• полностью совместим с сенсорным ЖК-дисплеем REC и пользовательским интерфейсом ПК BMS Master control

Активное Балансирование:

• Выравнивание ячейки 2A с активной балансировкой с синхронным обратным переносом энергии с обратной связью: ячейка в упаковку и упаковка в ячейку
• балансировка верхней и нижней сторон продлевает продолжительность цикла из-за самой слабой ячейки

Выходы:

• два релейных выхода с предохранителями с контактами NO и NC
• два плавких гальванически развязанных / неизолированных цифровых выхода с опцией ШИМ

Гальванически развязанный CAN:

• гальванически развязанный CAN
• Выбор скорости передачи 100, 125, 250, 500, 1 МГц
• программирование сообщений
• отключить опцию

Шунт в комплект не входит, но он и не нужен. От монитора victron пойдет, я так думаю
Все остальное вроде как настраивается, но в каких границах и что мне нужнопока так и не могу разобраться
Из основных плюсов - это не куча плат на батарее, а отдельный корпус с контроллером, влагозащищенный. То есть вероятность случайно задеть и повредить меньше
Что будет с батареей, если контроллер сглючит, я пока узнать не смог
Во вложении инструкция, есть еще для связки с компонентами victron, но это нам не надо

 

Второй вариант это BMS123 Smart - Complete Set (4 cells) with Bluetooth 4.0 https://www.ev-power.eu/Battery-Management/123-Smart-BMS-Complete-Set-4-cells-with-Bluetooth-4-0.html



По принципу аналогично, работаем через контакторы. Так как на удержание контакторов нужно тратить электричество, то предпочтительнее использовать бистабильное реле.
123 предлагает такое как опцию



Через гугл-транслейт такие характеристики

GWL / Power BMS123 Smart - это полностью модульная система. Каждая ячейка батареи оснащена одной платой небольшого размера. Для монтажа необходимы три типа печатных плат. Одна плата IN установлена в первой ячейке, одна плата OUT установлена в последней ячейке и обычная плата ячейки в каждой ячейке между первой и последней ячейкой.
Для батарейного блока, состоящего из 4 ячеек (12 В), вам понадобится только один вход, один выходной модуль и два обычных модуля ячеек.
GWL / Power BMS123 Smart действительно умный: для этой системы BMS нет главного контроллера! Все встроено в модули клетки напрямую. Модули ячейки IN и OUR содержат все аппаратные компоненты для базовой работы всей системы BMS. Кроме того, модуль ячейки OUT собирает все соответствующие данные и передает их через Bluetooth 4.0 LE (низкое потребление) на планшет iOS или Android.
Доступ к информации о вашем аккумуляторе никогда не был проще. Контролируйте все удаленно, включая ежедневное производство фотоэлектрической системы, ежедневное потребление энергии или, например, напряжение всех элементов на одном экране. Получите полную информацию о вашем домашнем накопителе энергии на смартфоне или планшете!

преимущества GWL / Power BMS123

• Малогабаритная плата, установленная непосредственно на клеммах каждой ячейки
• Однопроводная связь. Легко собрать аккумулятор
• Простая схема подключения всей системы, предназначенной для рынков хранения энергии
• Нет дополнительного главного контроллера
• Для работы не требуется внешний аккумулятор; BMS питается напрямую от аккумуляторной батареи
• Детальная функция мониторинга и балансировки для каждой ячейки независимо
• Проверьте состояние всех ячеек на одном экране
• Отличное соотношение цены: надежная и надежная система по очень конкурентоспособной цене
• Настраиваемые встроенные бистабильные реле малой мощности, позволяющие отключать зарядное устройство и заряжать на заданных уровнях
• Дополнительное бесплатное программное обеспечение на базе iOS или Android для расширенной панели мониторинга

 

Проблема только одна -реле на 120А всего, причем больше 100А не рекомендовано длительно
Как альтернативу в ОБОИХ вариантах можно использовать бистабильное реле GRUNER 750 http://gruner.su/shop/15/desc/gruner-750h

По цене 2 грюнера будут как одно их. Причем грюнер гарантированно держит 300А неограниченно долго, может переключаться под нагрузкой и в пиках до 1000А вообще
У меня 2 таких работают уже лет 10 совершенно без проблем. Точнее проблема там только одна - это их управление. Для переключения надо подавать не напряжение, как в остальных, а импульс напряжения не более 5 секунд, иначе вылетит катушка внутри. В машине я это делаю кнопкой без фиксации - нажал, отпустил. Тут что-то надо будет колхозить, если использовать
Во вложении немецкий мануал, там 250А заявляют. Но и этого достаточно - длительно больше не будет

 

Собственно вопрос пока такой - от чего плясать и что оставлять. Хотелось бы СТЕК не убирать, но чем дальше, тем отчетливей понимаю, что к лиферу их не подвязать и придется чем-то заменять
Готов выслушать мнения ЗА и ПРОТИВ БМС и в каком исполнении надежнее и лучше, можно ли обойтись без и что применить для страховки

Напомню, по нижнему напряжению сейчас отсечка потребителей СТЕКом 11,5В, сильноточные сидят на инверторе с отсечкой +-11,2В

На сколько я себе вижу систему, БМС должны быть только для контроля и подстраховки, то есть последней ступенью защиты. То есть система должна функционировать по заданным настройкам источников и потребителей в зависимости от выбранного режима. А клацать реле и обесточиваться только в крайних случаях
Жаль, что iSDT BG-8S https://mcheli.blogspot.com/2017/11/isdt-bg-8s-battgo-review.html не имеет никаких релейных выходов, а то можно было бы подвязать его как страховку. А так только зуммер остается его

 

Много букв, лень читать, но вот это утверждение в корне не верно.

Потери в проводах зависят от тока, а никак не от напряжения. Т. е. при токе ХХХ Ампер потери УУУ %, но при токе НОЛЬ или близко к нему - потери в напряжении тоже ноль. Т. е. сколько на клеммах БП будет, столько, в конечном итоге, будет и на АКБ. Никак не на 0,2В меньше. Если ловите десятые Вольта, ловите их правильно.

 

Без букав будет неясно, о чем речь. А применение, на мой взгляд, специфичное. И чтобы не ходить по кругу пришлось вот так развернуто

Имел ввиду при максимальном токе конечно. То есть больше 13,5 никак не будет, какой кабель не кинь, а при плохом раскладе можем упасть, но тоже в пределах в зависимости от сечения.

Интересно... Наткнулся, что в комплекте к REC BMS немцы предлагают как раз грюнер 750 https://www.off-grid-systems.de/navi.php?a=888
То есть выходит, что система может им управлять импульсами?

 

Батареи вот только получил. Холодные, пусть греются. Смущает, что на паре клапан чуть торчит, а на других утоплен. Это нормально или как?

 

К сожалению появилась очень срочная, важная и требующая много сил работа по основному месту работы. В общем, аврал. Поэтому очень коротко.

@Roftru прав. Не имеет существенного значения сколько будет падать при максимальном токе. В буфере настанет момент, когда ток упадет до нуля, а напряжение ЗУ и АКБ сравняются.

Это не совсем так. Если удастся обеспечить именно такое напряжение - будет вполне приемлемо, но! Оно должно быть равным, т. е. без "выпрыгивающих" банок и вот тут вопрос, справятся ли балансиры.
В идеале перестраивать BMS и пусть рулит зарядником. Если напряжение одной банки превышает 3,4В - BMS отключает зарядник, а балансир продолжает равнять. Напряжение падает и BMS снова разрешает зарядку. Так в цикле, пока все банки не уравняются аккуратненько и система перейдет в режим float.
При циклировании Вам будут достаточно просто поменять уставку BMS.
PS Извините, сейчас не имею возможности изучить всю документацию и предложить решение. Вполне возможно, что Вам и докупить то придется совсем недорогую BMS с внешним исполнительным блоком, точнее, без него. У меня подобная лежит с Али, но мне досталась с совмещенным, увы. В описании есть с раздельным, но в наличии у продавцов не нашел.

 

Мне совершенно не к спеху. Как будет возможность, гляньте и тогда обсудим. Может ещё какие идеи подкинут
От режима float я думаю стоит отказаться. По буржуйским форумам понял, что float отрицательно влияет на жизнь лифера. Хочу, 2 режима, как писал. Зарядил до 50%SOC и выключил и зарядил до 85-90%SOC и выключил. Теоретически можно и СТЕК оставить, но никаких стадий заряда, все под контролем БМС тогда.
В зависимости от использования по назначению (что с сетью по напряжению, планируемое потребление, можно будет зарядить или хватит только поддерживать,...) активировать нужный режим какими то несложными манипуляциями с БМС, а лучше тумблером

Пока напишу в REC, пусть пояснят, можно ли там забить пару режимов типа половинного и полгого заряда и как-то менять их лёгким изменением установок

 

так можно поставить режим флоат, ниже 3,0-3,1 вольт на банку, если устройства заряда от сети и от солнца позволяют так установить. Это фактически и будет отключением режима флоат, т. е. пока банки после "полного" заряда до 3,4 вольт и дальнейшего разряда не просядут до такого напряжения, никакой подзарядки и не будет. И дополнительные реле на отключение зарядки (в режиме флоат) не придется ставить. Или я не совсем разобрался в ваших хотелках.

 

Устройство заряда, если СТЕК имеете ввиду, не может ничего. Точнее это автомат со своей программой. Менять ничего не могу-только включить и отключить. Иначе все было бы проще
То есть если физически не прерывать цепь заряда, то он будет фигачить по программе свинца до 14,4В 5ти стадийно от любого источника
Да, потом будет float, импульсная зарядка. Но выдержка на 14,4 убьет лифер
Причем СТЕК умный, он может, допустим, из 11В входных все равно 14 шарахнуть. Повышающий он
Из того, что регулируемое есть, так только 2 блока питания 15 и 12 В