Converter para baterias LiFePo4

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Atualizado – 5 de junho de 2024

A conversão para baterias LiFePo4 vale a pena por dois aspectos: economia de peso e vida útil. Ambos são motivos bem-vindos no motorhome para substituir as antigas baterias AGM.

Uma bateria AGM deve ser carregada após a descarga do 60%. Na verdade, uma bateria LiFePo4 dura 100% de sua capacidade nominal. Além disso, uma bateria AGM requer fases de recuperação quando altas correntes são continuamente necessárias, por exemplo, na operação do inversor.
No teste, uma bateria AGM de 120 Ah durou 31 horas com consumo de corrente permanente definido, e a bateria LifePo4 com 110 Ah durou 54 horas.
Os dois tipos também diferem no comportamento de carregamento: a bateria AGM requer 12 horas e a bateria LiFePo4 requer 6 horas para repor a energia utilizada.
Em relação ao peso: o AGM pesa cerca de 26 kg, a bateria LiFePo4 pesa 10 kg.

Agora, nem todo mundo está familiarizado com essa tecnologia, e é por isso que as pessoas muitas vezes evitam dar esse passo. No entanto, como sempre, a chave do suposto segredo que inicialmente se sente por trás dele é conhecida.

As instruções passo a passo têm como objetivo ajudá-lo a perder o medo e concluir a troca com segurança.

Os dispositivos Victron são utilizados para todos os componentes, com exceção das próprias baterias.

Lista de compras

Dependendo da necessidade de energia, você seleciona o amp-hora (Ah) desejado, por exemplo, EVE 280 Ah. Já que nós mesmos montamos a bateria e uma única Célula de bateria Se tiver 3,35 V, mas normalmente precisamos de tensão de bordo de 12 V, quatro delas são colocadas no carrinho de compras. Para 24 V, como em RVs baseados em chassis de caminhão, devem ser adquiridas 8 células.

Se for necessário maior desempenho, as células também podem ser conectadas em paralelo. Por exemplo, 2 células de 280 Ah de 4 x 3,35 V conectadas em paralelo resultam em uma capacidade de 2 x 280 Ah = 560 Ah.

As baterias LiFePo4 requerem um chamado sistema de gerenciamento de bateria (BMS), que protege contra tensões muito altas ou muito baixas e – em caso de falha – desconecta eletronicamente a linha negativa em tempo hábil.

O próximo é um Balanceadores útil, o que garante que todas as células sempre tenham uma tensão aproximadamente idêntica.

Carregador / impulsionador de carregamento são usados para carregar a bateria LiFePo4 com energia de cais ou durante a condução através do alternador.
Tais dispositivos, se já estiverem instalados para a bateria AGM, podem ser adequados para baterias LiFePo4. Eles podem ser configurados manualmente ou reconhecer automaticamente o tipo de bateria e carregá-la com a curva de carga correspondente. Se nem um nem outro for fornecido pelo carregador, você precisará de um novo dispositivo adequado.

Se pretender operar um inversor, poderá poupar um carregador de 230 V separado, porque os inversores maiores, como o Victron Multiplus II, já possuem um carregador muito potente incorporado.

No que diz respeito ao desempenho do amplificador de carga, você deve ficar de olho na potência do alternador e instalar um mais forte, se necessário. Um amplificador de carga com corrente de carga de 30 A é considerado padrão e geralmente pode ser instalado sem um alternador mais potente.
Observe que cabos grossos e curtos devem ser usados de acordo com as instruções do fabricante para manter ao mínimo as quedas de tensão do alternador para o amplificador de carga e do amplificador de carga para a bateria a ser carregada. Bons boosters de carga compensam as perdas de tensão do alternador para o booster de carga, aumentando automaticamente a tensão de saída.

Uma ferramenta de cálculo para seções transversais de cabos pode ser encontrada aqui.

Certifique-se sempre de que todas as conexões de parafuso, braçadeira ou crimpagem estejam seguras!
Conexões soltas criam altas resistências, o que pode causar aquecimento excessivo e até mesmo incêndio no cabo se a corrente estiver presente!

Opções

Se você não deseja apenas consultar o status de carga das baterias através da interface Bluetooth através do aplicativo, mas também gostaria de estar sempre informado sobre a energia solar recebida, status de carga e valores de consumo, você pode ter todos os valores relevantes exibido pela Victron Cerbo GX com monitor Touch 70, configuração de dispositivos, etc.

Equilíbrio celular

Devido às tolerâncias de fabricação e dos materiais, as propriedades de uma célula nunca são exatamente idênticas. Como um BMS pressupõe que uma célula descarregada atingiu uma determinada tensão de célula e desliga toda a bateria, mesmo que as células restantes ainda não estejam descarregadas, é importante manter todas as células em um nível de tensão idealmente idêntico.

O equilíbrio celular leva tempo. Não custa nada colocar as células em uma fileira paralela após a entrega, conectar todos os pólos negativos aos chamados barramentos fornecidos e fazer o mesmo com todos os pólos positivos. Desta forma, uma célula com carga mais baixa pode receber carga de outra célula durante a noite, alcançando assim um potencial de tensão equilibrado em todas as células.

A bateria

Medição de tensão

No exemplo acima, 16 células foram balanceadas e agora são verificadas quanto às suas respectivas tensões. Deve ser usado um multímetro digital com resolução de 0,001 V ±0,03 % ou melhor. Uma função max/min facilita o registro do desvio de tensão de uma série de medições, como aqui em 16 células.

Se for confirmado que todas as células com tensões praticamente idênticas estão equilibradas, as células podem ser colocadas no arranjo desejado. Aqui quatro vezes quatro células de 3,35 V devem ser conectadas em paralelo (resultando em 4 x 280 Ah = 1.120 Ah) e então os quatro pacotes resultantes de 3,35 V cada devem ser conectados em série para formar uma bateria de 13,4 V.

Construção

Aqui, os blocos de quatro, cada um representando UMA célula de 3,35 V, foram conectados em série para fornecer um total de 4 x 3,35 V = 13,4 V.

As inserções de espuma rosa servem para amortecer as vibrações. Peso total incluindo carcaça 96 kg. Economia de peso em comparação com 4 baterias AGM DeepCycle de 222 kg! Dimensões (L) 619 x (A) 407 x (P) 283 mm.

Conexão BMS

O BMS possui duas conexões de cabo grosso, P- e B-. B- está conectado ao terminal negativo da bateria, P- leva ao terminal negativo do consumidor. Esta seção transversal do cabo também deve ser usada para o cabo positivo da bateria e não deve ser inferior a isso.

Os dois 35 mm² Os grossos cabos pretos (superior) são conectados ao trilho de aterramento (-) do shunt Lynx, os cabos azuis (inferior) são conectados ao pólo negativo da bateria.
Normalmente há apenas 35 mm preto e azul para BMS menores que 400A² Cabo. A partir de 400 A, duas da mesma cor têm 35 mm cada² Cabos conectados em paralelo para tornar o diâmetro do cabo fisicamente suficientemente flexível, mas eletricamente duas vezes mais resiliente.

O XENES-BMS possui um balanceador integrado.

Conexão do balanceador

Existem quatro células por bateria. Na verdade, uma célula possui apenas UMA célula de 3,35 V ou várias (aqui quatro), cada uma das quais possui um pólo negativo e positivo (aqui comum).

O cabo preto do plugue branco (-) na parte inferior esquerda está conectado ao pólo negativo da primeira célula (aqui comum), assim como os quatro cabos vermelhos (+) a cada um dos pólos positivos da primeira (que é aquela célula/aquele grupo de células, na perspectiva do BMS, o primeiro a fazê-lo B- está conectado; Na vista frontal mostrada acima, o bloco de células no canto superior direito), a segunda, a terceira e a quarta células (unidade) estão conectadas.

Se os cabos forem muito curtos, eles poderão ser estendidos. No entanto, deve-se notar que TODOS os cinco cabos têm, em última análise, o mesmo comprimento para evitar falsificação dos resultados da medição!

Os soquetes no lado inferior longo do BMS, marcados com NTC e UART são usados para conectar o sensor de temperatura (NTC) e o módulo Bluetooth (UART), que é usado para estabelecer a conexão com o aplicativo BMS.

Conexão de bateria e distribuidor

Com o shunt e distribuidor Victron Lynx, a Victron permite a medição de correntes de entrada e saída até à gama de 1 kA, bem como a pré-proteção das linhas de consumo ligadas.

Os dados coletados são exibidos no painel de toque via Cerbo GX.

A bateria é conectada às entradas do shunt Lynx por meio de cabos curtos e grossos projetados para as correntes esperadas.

Todas as conexões roscadas M8 devem ser apertadas com 14 Nm.

O shunt e o distribuidor Lynx juntos pesam 3,6 kg.

Conexão do regulador MPPT

A saída do controlador MPPT está conectada a uma das saídas do distribuidor. Se vários controladores MPPT estiverem em uso, eles poderão ser combinados em um terminal distribuidor.

O controlador MPPT pesa 4,5 kg.

Porta de reforço/carregador de carregamento

As saídas dos boosters de carga, como os carregadores, são conectadas diretamente a uma das saídas do distribuidor.

O amplificador de carregamento pesa 1,8 kg e o carregador pesa 1,3 kg.

Conexão do consumidor

A soma de todas as correntes em uma linha de alimentação multiplicada por 1,35 resulta no tamanho do fusível reserva a ser usado. Se forem esperados 105 A, o fusível é 105 x 1,35 = 148 com 150 A.

Os consumidores são sempre protegidos individualmente através de seguros calculados de forma adequada.

Conector Cerbo GX e GX Touch

O “coletor de dados” Cerbo GX é conectado ao painel de toque GX usando o cabo de conexão incluído. Os dispositivos que se comunicam com o Cerbo GX são conectados a ele por meio de um cabo VE.direkt ou de um adaptador USB para VE. Ambos devem ser encomendados separadamente, se necessário.

Conexão de bateria externa

Uma conexão de bateria externa pode, por exemplo, ser usada para conectar dois veículos, ambos com módulos fotovoltaicos e uma bateria, a fim de tornar a energia que não é necessária em um dos veículos utilizável para o segundo veículo com maior consumo.

Outra conexão fotovoltaica do controlador MPPT externo pode ser usada para conectar módulos fotovoltaicos externos adicionais à entrada do controlador MPPT para obter maior rendimento solar e maiores parâmetros de desempenho. Desde que o controlador MPPT instalado possua reservas de energia adequadas.

Aqui está aquele Controlador Victron Smartsolar MPPT 250/100 Tr VE.Can instalado, que gera uma corrente de carga de até 100 A a 12 V DC. De acordo com a folha de dados, a tensão máxima de circuito aberto fotovoltaico é 250 V.

Um fusível de 80 A deve ser inserido no respectivo cabo positivo da tomada de conexão externa em ambos os veículos para absorver correntes muito altas e fornecer proteção contra curto-circuito. Também é recomendado um disjuntor na linha positiva para que as tomadas de conexão da bateria externa possam ser desligadas quando não estiverem em uso.

Conclusão

Uma unidade sólida que contém todos os componentes em um bloco fornece 1.120 Ah, pesa cerca de 145 kg e, apesar de seu tamanho compacto, permite acesso a todas as conexões de todos os componentes sem desmontar dispositivos individuais.

Perceber

Todos os trabalhos de instalação elétrica devem ser realizados por pessoal qualificado em conformidade com os regulamentos aplicáveis. Ao trabalhar em instalações elétricas, estas devem ser mantidas sempre desenergizadas!
Para informar terceiros não envolvidos, devem ser afixados sinais de informação apropriados nos dispositivos de desligamento durante a duração dos trabalhos.

ps Se você precisar de suporte pessoal na implementação mediante o pagamento de uma taxa, fique à vontade para fazê-lo reserva fazer!