Victron energy Lithium iron phosphate (LiFePO4) battery Smart Manuale del proprietario

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1 Direttrici e misure

di sicurezza

1.1 Regole generali

Seguire queste istruzioni e

conservarle in un luogo vicino alla

Batteria agli ioni di litio per future

consultazioni.

Gli interventi sulla Batteria agli

ioni di litio devono essere eseguiti

solamente da personale

qualificato.

Durante gli interventi sulla

Batteria agli ioni di litio indossare

occhiali e indumenti di protezione.

Se i materiali esposti della

batteria, come l’elettrolito o la

polvere, entrano in contatto con la

pelle o con gli occhi, lavare

immediatamente la parte con

abbondante acqua pulita. Poi

rivolgersi a un medico. Gli spruzzi

che colpiscano gli indumenti

devono essere sciacquati con

acqua.

Pericolo di esplosione e di

incendio. I morsetti della Batteria

agli ioni di litio sono sempre in

tensione, pertanto non collocare

oggetti o strumenti sulla Batteria

agli ioni di litio. Evitare

cortocircuiti, scariche troppo

profonde e correnti di carica

troppo alte. Usare utensili isolati.

Non indossare oggetti metallici,

come orologi, braccialetti,

eccetera. In caso di incendio,

utilizzare un estintore di tipo D, a

schiuma o a CO2.

Non tentare mai di aprire o

smontare la Batteria agli ioni di

litio. L’elettrolita è molto corrosivo.

In normali condizioni operative, è

impossibile entrare in contatto

con l’elettrolita Se la carcassa

della batteria è danneggiata, non

toccare l’elettrolita o la polvere

esposti, giacché sono molto

corrosivi.

Le scariche troppo profonde

danneggiano seriamente la

Batteria agli ioni di litio e possono

persino essere pericolose. Di

conseguenza, è obbligatorio

utilizzare un relè di sicurezza

esterno.

Le Batterie agli ioni di litio sono

pesanti. Se si dovesse verificare

un incidente si possono

trasformare in un proiettile!

Assicurarsi di eseguire un

montaggio adeguato e sicuro e

utilizzare sempre le opportune

attrezzature di movimentazione.

Maneggiare con cura, giacché le

Batterie agli ioni di litio sono

sensibili agli urti meccanici.

Se caricata dopo una scarica al di

sotto della Tensione di taglio, o

se danneggiata o sovraccaricata,

la batteria agli ioni di litio può

rilasciare miscele di gas nocive,

come il fosfato.

Il non rispetto delle istruzioni di

funzionamento, l’esecuzione di

riparazioni con parti non

originali o di riparazioni senza

autorizzazione, sono motivi di

annullamento della garanzia.

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1.2 Avvertenze per il

trasporto

Le batterie agli ioni di litio devono

essere trasportate nel loro

imballaggio originale, o in uno

equivalente, e in posizione

verticale.

Se la batteria possiede il suo

imballaggio, utilizzare cinghie

morbide per evitare danni.

Non sostare sotto una batteria

agli ioni di litio quando viene

sollevata. Non sollevare mai la

batteria mediante i morsetti, ma

solamente mediante le maniglie.

Le batterie sono state testate

conformemente al Manuale delle

Prove e dei Criteri delle Nazioni

Unite, parte III, sottosezione 38.3

(ST/SG/AC.10/11/Rev.5).

Per il trasporto delle batterie, fare

riferimento alla categoria

UN3480, Classe 9, Gruppo di

Imballaggio II ed eseguire il

trasporto conformemente a tale

regolamento. Ciò significa che,

per il trasporto via terra e via

mare (ADR, RID e IMDG),

devono essere imballate

conformemente alle istruzioni di

imballaggio P903 e, per il

trasporto aereo (IATA),

conformemente alle istruzioni di

imballaggio P965. L’imballaggio

originale soddisfa i requisiti di tali

istruzioni.

1.3 Smaltimento delle

batterie agli ioni di litio

La batterie che presentano il

simbolo del riciclaggio devono

essere smaltite tramite un ente

per il riciclaggio riconosciuto.

Previo accordo, possono essere

restituite al produttore. Le batterie

non devono essere gettate nei

rifiuti domestici o industriali.

Ermetiche

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2 Informazioni generali sulle batterie litio ferro fosfato

Le batterie al litio ferro fosfato (LiFePO4 o LFP) sono le più sicure tra le

tradizionali batterie agli ioni di litio. La tensione nominale di una cella LFP è di

3,2 V (piombo acido: 2V/cella). Una batteria LFP da 12,8V è quindi formata da

4 celle collegate in serie; una da 25,6V, invece, da 8 celle collegate in serie.

2.1 Robuste

Una batteria al piombo acido smette di funzionare prematuramente per

solfatazione se:

• lavora per lunghi periodi di tempo in modalità deficitaria (ossia, la

batteria non è mai completamente carica o lo è molto raramente).

• se rimane parzialmente carica o, ancor peggio, completamente scarica.

Una batteria LFP non ha bisogno di essere completamente carica. Questo è uno

dei vantaggi principali delle batterie LFP rispetto alle batterie al piombo acido.

Altri vantaggi sono l'ampio intervallo della temperatura di esercizio, le

eccellenti prestazioni del ciclo di carica, la bassa resistenza interna e l'elevata

efficienza (vedi sotto).

Il LFP è pertanto la soluzione chimica da scegliere per applicazioni che

richiedono prestazioni elevate.

2.2 Efficienti

In svariate applicazioni (soprattutto di tipo solare e/o eolico fuori rete),

l'efficienza energetica può essere di cruciale importanza.

L'efficienza energetica di un ciclo completo (scarica da 100% a 0% e ricarica

fino al 100%) per le normali batterie al piombo acido è dell'80%.

L'efficienza energetica del ciclo completo di una batteria LFP è del 92%.

Il processo di carica delle batterie al piombo acido diventa particolarmente

inefficiente quando si raggiunge l'80% dello stato di carica, con efficienza pari

al 50% o anche meno nei sistemi solari che richiedono energia di riserva per

vari giorni (batteria in funzionamento con stato di carica dal 70% al 100%).

Una batteria LFP, invece, raggiungerà un'efficienza ancora pari al 90% in

condizioni di scarica ridotta.

2.3 Dimensioni e peso

Fino al 70% di spazio in meno

Fino al 70% di peso in meno

2.4 Flessibilità senza limiti

Rispetto alle batterie al piombo acido, le batterie LFP sono più facili da

caricare. La tensione di carica può variare da 14V a 15V e da 28V a 30V,

rispettivamente (purché nessuna cella sia sottoposta a più di 4,2V), e non c'è

alcuna necessità di raggiungere la carica completa. Ciò permette di collegare

svariate batterie in parallelo senza il rischio di danni, nel caso in cui alcune

batterie siano meno cariche di altre.

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2.5 Perché è essenziale un Sistema di gestione della batteria

Questioni rilevanti:

4. Una cella LFP subisce un guasto se la tensione della cella scende al

di sotto dei 2,5V (nota: a volte è possibile recuperarla caricandola con

una corrente bassa, inferiore a 0,1 C).

5. Una cella LFP subisce un guasto se la tensione della cella supera i 4,2V.

6. Le celle di una batteria LFP non si bilanciano autonomamente al

termine del ciclo di carica.

Le celle di una batteria non sono mai identiche al 100%. Quindi, durante il ciclo,

alcune celle raggiungono lo stato di piena carica o scarica prima di altre. Le

differenze aumenteranno se le celle non vengono periodicamente

bilanciate/equalizzate.

In una batteria al piombo acido una minima quantità di corrente continuerà a

circolare anche dopo il completo caricamento di una o più celle (l'effetto principale

causato da tale corrente è la scomposizione dell'acqua in ossigeno e idrogeno).

Questa corrente agevola la carica completa delle altre celle ancora non cariche,

equalizzando quindi lo stato di carica di tutte quante.

Tuttavia, la corrente che attraversa una cella LFP totalmente carica è vicina allo

zero e pertanto le celle non ancora pronte non verranno caricate completamente.

Le differenze tra le celle potrebbero diventare così elevate nel tempo, da

provocare il guasto di alcune celle a causa di sovratensioni o sottotensioni, anche

se la tensione complessiva della batteria rimane entro i limiti.

Il bilanciamento delle celle attive è integrato in tutte le batterie LFP.

Le funzioni aggiuntive di un BMS sono:

- Impedisce la sottotensione della cella, scollegando

tempestivamente il carico.

- Impedisce la sovratensione della cella, riducendo la corrente di

carica o interrompendo il processo di caricamento.

- Spegne il sistema in caso di sovratemperatura.

- Spegne il sistema in caso di raffreddamento.

Per questo motivo, un BMS è indispensabile per impedire il danneggiamento

delle batterie agli ioni di litio.

Avvertenze importanti

Le batterie agli ioni di litio sono care e possono essere danneggiate da un

eccesso di carica o di scarica.

I danni dovuti a eccesso di scarica si possono verificare se piccoli carichi

(come: sistemi di allarme, relè, corrente di standby di alcuni carichi, perdite di

corrente dei caricabatterie o dei regolatori di carica) scaricano lentamente la

batteria quando il sistema non è in uso.

In caso di dubbi riguardo la corrente residuale assorbita, isolare la batteria

aprendo l’interruttore della stessa e tirando i/il fusibili/e della batteria o

scollegando il polo positivo della batteria quando il sistema non è in uso.

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Una corrente di scarica residuale è particolarmente pericolosa se il sistema è

stato completamente scaricato e si è verificato uno spegnimento dovuto alla

bassa tensione della cella. Dopo uno spegnimento dovuto a bassa tensione

della cella, nella batteria rimane una riserva di capacità di circa 1A per ogni

100A di capacità. La batteria si danneggerà se la riserva di capacità

rimanente è estratta dalla batteria. Una corrente residuale di 10mA, ad

esempio, può danneggiare una batteria da 200A se il sistema rimane scarico

per oltre 8 giorni.

3 Installazione

Nota: Le batterie devono essere sempre installate in posizione verticale.

Coppia massima

Batterie LiFePO4 Smart da 12,8V/60A: 10 Nm (M6)

Batterie LiFePO4 Smart da 12,8V/90A: 14 Nm (M8)

Batterie LiFePO4 Smart da 12,8V/100A: 10 Nm (M8)

Batterie LiFePO4 Smart da 12,8V/150A: 10 Nm (M6)

Batterie LiFePO4 Smart da 12,8V/160A: 14 Nm (M8)

Batterie LiFePO4 Smart da 12,8V/200A: 14 Nm (M8)

Batterie LiFePO4 Smart da 12,8V/300A: 20 Nm (M10)

Batterie LiFePO4 Smart da 25,6V/200A: 14 Nm (M8)

3.1 Protezione contro il cortocircuito

Installazione di una sola batteria

La batteria deve essere protetta da un fusibile.

La batteria deve essere collegata a un BMS.

Collegamento in serie

Si possono collegare in serie fino a quattro batterie da 12,8V o fino a due

batterie da 25,6A.

La batteria deve essere collegata a un BMS.

La successione di batterie deve essere protetta da un fusibile.

Collegamento in parallelo o in serie-parallelo

Si possono collegare in parallelo fino a cinque batterie o successioni di

batterie.

La batteria deve essere collegata a un BMS.

Ogni batteria o successione di batterie deve essere protetta da un

fusibile, vedere figura 1.

Non collegare la batteria intermedia alle connessioni di due o più

successioni parallele di batterie.

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3.2 Caricamento della batterie prima dell’uso

Quando si inviano, le batterie hanno una carica di circa il 50%.

Quando si caricano batterie collegate in serie, la tensione delle stesse o delle

celle con il più alto stato iniziale di carica aumenterà quando si raggiunga lo

stato di carica completa, mentre altre batterie o celle potrebbero tardare di più.

Ciò potrebbe derivare in una sovratensione nelle batterie o nelle celle con il

più alto stato iniziale di carica e il processo di ricarica sarebbe interrotto dal

BMS.

Pertanto, le batterie nuove devono essere completamente ricaricate

prima di utilizzarle in una configurazione in serie o in serie-parallelo.

È preferibile eseguire tale operazione ricaricando le singole batterie a bassa

intensità (C/20 o inferiore) con un caricabatterie o un’alimentazione di rete da

14,2V e 28,4V rispettivamente. Per bilanciare le celle, è raccomandabile un

periodo di assorbimento di varie ore a 14,2V e 28,4V rispettivamente.

Se non si utilizza alcun BMS, ricaricare solamente quando sia presente un

supervisore che possa arrestare il processo di carica in caso di

malfunzionamento di una batteria.

È anche possibile collegare in parallelo le batterie e ricaricarle

contemporaneamente. In questo caso, ogni batteria deve essere protetta da

un fusibile e l’intensità di carica raccomandata è anche in questo caso di C/20

o inferiore, dove C è la capacità di una delle batterie collegate in parallelo.

4 Funzionamento

4.1 Bilanciamento celle e allarmi

Ogni batteria da 12,8V è formata da una serie di celle collegate; il sistema

interno di bilanciamento:

e) Misura la tensione di ogni cella e sposta gli A dalle celle con

tensione più alta a quelle con tensione più bassa, finché la

differenza di tensione fra le celle diventa inferiore a 10mV

(bilanciamento attivo).

f) Invia un allarme di sovratensione (tensione cella > 3,75V) o di

sottotensione (tensione cella < 2,80V) al BMS (vedere 4.3).

g) Invia un allarme di surriscaldamento (T > 75°C) al BMS.

h) Invia un allarme di temperatura bassa (T < 5°C) al BMS (vedere

4.4).

Nota:

Le celle di una batteria o delle batterie collegate in serie possono sbilanciarsi

in seguito a correnti di scarica e corti periodi di carica di mantenimento.

La capacità disponibile delle batterie si ridurrà e si potrebbe verificare un

allarme di sovratensione della cella.

Eseguire le procedure descritte nella sezione 3.2 per caricare completamente

e bilanciare le batterie.

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4.2 Tensione di carica

Tensione di carica raccomandata: rispettivamente 14V-14,4V (si raccomanda

14,2V) e 28V-28,4V (si raccomanda 28,4V) per ogni batteria.

Tempo di assorbimento: 2 ore per una carica al 100% o pochi minuti per una

carica al 98%.

Massima tensione di carica: Rispettivamente 14,4V e 28,V per batteria.

Tensione di mantenimento/accumulo raccomandata: Rispettivamente 13,5V e

27V per batteria.

Le batterie devono essere periodicamente (almeno una volta al mese)

ricaricate a 14V (max. 14,4V), per bilanciare completamente le celle. Due o

quattro batterie in serie devono essere ricaricate regolarmente,

rispettivamente a 28V e 56V.

4.3 Tensione della cella consentita per la scarica

Per difetto, la soglia sotto la quale non è consentito scaricare le batterie è di

2,8V ed è configurabile nella app VictronConnect (intervallo da 2,6V a 2,8V).

4.4 Temperatura minima consentita per la carica

Per difetto, la soglia sotto la quale scatta un allarme di bassa temperatura è di

5°C ed è configurabile nella app VictronConnect (intervallo da -20ºC a +20ºC).

Avvertenza: l’impostazione di tale temperatura al di sotto dei 5°C annulla la

garanzia. Ricaricare costantemente una batteria litio ferro fosfato al di sotto

dei 5ºC ne danneggia la chimica e ne riduce la capacità.

4.5 Compensazione della temperatura batteria

La temperatura della batteria serve per far saltare gli allarmi temperatura e si

può vedere nella app VictronConnect. Per migliorare la precisione della

misurazione della temperatura, questa è calibrata internamente quando la

batteria rimane a riposo (non si eseguono bilanciamenti) per 4 ore.

Il risultato di tale calibrazione è una compensazione della temperatura,

disponibile nelle impostazioni utente della app VictronConnect (intervallo da -

10ºC a +10ºC). Ciò consente anche la correzione manuale della temperatura

della batteria, se necessaria.

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4.6 Sistema di gestione della batteria (BMS)

Sono disponibili due BMS per elaborare le informazioni delle batterie.

4.6.1 BMS 12/200

Il BMS 12/200 è una semplice soluzione tutto in uno, pensata solamente per

sistemi da 12V.

Comprende tutte le funzioni descritte nella sezione 4.1, oltre a un limitatore di

corrente dell’alternatore.

Per i dettagli, vedere le schede tecniche e il manuale nel nostro sito web.

4.6.2 BMS VE.Bus

Questo BMS è indicato per sistemi da 12, 24 e 48V.

Per i dettagli e gli esempi di installazione, vedere le schede tecniche e il

manuale nel nostro sito web.

Figura 1: Esempio di sistema per BMS VE.Bus

Utilizzare il Bluetooth per

monitorare i dati della

batteria e delle celle

mediante smartphone.

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