CARICABATTERIA INTELLIGENTE ED ECONOMICO
Lavoro di Massimiliano Rio (MASSI68)
Il caricabatterie del mio Laika,
come quello montato su tutti gli Ecovip serie Oro tra il 1996 e il 2001, era un
normale raddrizzatore da 12V-10 A composto da un semplicissimo trasformatore
230V/12V + diodi di potenza. Il raddrizzatore a doppia semionda raddrizza
l'alternata in onda pulsante unidirezionale a 100 Hz alimentando poi quel poco
di elettronica che c'è nel quadretto in cellula. Nella scheda del quadretto il
comparatore elettronico ad operazionali aziona un relè che stacca la ricarica
della batteria (BM o BS selezionata) appena la tensione raggiunge un valore tra
13,75 e 13,90 V circa. Un così fatto caricabatterie non riuscirà mai a caricare
bene la/le batterie di servizio.
ALIMENTATORE ORIGINALE LAIKA BY
NORD ELETTRONICA
Era quindi necessario un caricabatterie
(CB) più evoluto, con almeno l'aggiunta della fase di mantenimento a fine
carica.
Dopo aver pensato a un circuito lineare ad operazionali e successivamente a un più evoluto digitale programmabile, come quello possibile con Arduino, ho spostato l'idea su qualcosa di quasi già fatto e quindi alla portata di tutti quelli che abbiano un minimo di abilità con il fai da te.
RICARICA A PIU' FASI:
Ogni tipo di batteria al piombo, al fine di essere caricata completamente o almeno oltre il classico 70-80%, deve essere connessa ad un caricatore a differenti fasi con tensione e corrente corrette.
Con le nuove tecnologie switching, negli ultimi anni i costruttori di CB si sono sbizzarriti nel programmare sequenze di carica fino a 8 fasi, cosa a dir poco esagerata e spinta da fattori commerciali. Comunque un esempio di ottimo CB a 8 stadi è il modello MXS25 di C-TEK.
Dopo aver pensato a un circuito lineare ad operazionali e successivamente a un più evoluto digitale programmabile, come quello possibile con Arduino, ho spostato l'idea su qualcosa di quasi già fatto e quindi alla portata di tutti quelli che abbiano un minimo di abilità con il fai da te.
RICARICA A PIU' FASI:
Ogni tipo di batteria al piombo, al fine di essere caricata completamente o almeno oltre il classico 70-80%, deve essere connessa ad un caricatore a differenti fasi con tensione e corrente corrette.
Con le nuove tecnologie switching, negli ultimi anni i costruttori di CB si sono sbizzarriti nel programmare sequenze di carica fino a 8 fasi, cosa a dir poco esagerata e spinta da fattori commerciali. Comunque un esempio di ottimo CB a 8 stadi è il modello MXS25 di C-TEK.
CARICA AD 8 FASI
STADI NECESSARI PER UNA BUONA RICARICA:
la minima serie di fasi di ricarica accettabile è comunque composta dai seguenti tre stadi:
BULK (carica con tensione e corrente limitata secondo indicazione del costruttore della batteria),
BOOST (tensione massima raggiunta alla fine del Bulk e mantenuta per un tempo limitato solitamente entro 60/90 min),
FLOAT (mantenimento ad una tensione inferiore a quella di BOOST)
STADI NECESSARI PER UNA BUONA RICARICA:
la minima serie di fasi di ricarica accettabile è comunque composta dai seguenti tre stadi:
BULK (carica con tensione e corrente limitata secondo indicazione del costruttore della batteria),
BOOST (tensione massima raggiunta alla fine del Bulk e mantenuta per un tempo limitato solitamente entro 60/90 min),
FLOAT (mantenimento ad una tensione inferiore a quella di BOOST)
TEMPERATURA E RICARICA:
Le corrette tensioni di ricarica (di fine BULK e quindi di BOOST) e di mantenimento (FLOAT) risultano dipendenti dalla temperatura della batteria stessa; per tale motivo i migliori CB posseggono una sonda di temperatura esterna e modificano la tensione di ogni singola fase di carica in base al valore letto dalla sonda stessa. Solitamente la pendenza V/Temp deve essere di 5mV/°C per cella (RICARICA) e 3mV/°C per cella (MANTENIMENTO).
Le corrette tensioni di ricarica (di fine BULK e quindi di BOOST) e di mantenimento (FLOAT) risultano dipendenti dalla temperatura della batteria stessa; per tale motivo i migliori CB posseggono una sonda di temperatura esterna e modificano la tensione di ogni singola fase di carica in base al valore letto dalla sonda stessa. Solitamente la pendenza V/Temp deve essere di 5mV/°C per cella (RICARICA) e 3mV/°C per cella (MANTENIMENTO).
RELAZIONE TRA TENSIONE E
TEMPERATURA
COSTRUZIONE:
il CB è composto da...
> un NORMALE alimentatore switching di potenza per striscie a led
> un regolatore con tecnologia Pwm per uso fotovoltaico (FV) per camper
> una scatola in plastica per impianti elettrici (es. Gewiss o equiv.)
> un po' di miscellanea tra cavi, rivetti, viti, colonnine, terminali elettrici ecc
...il tutto solamente da modificare ed assemblare.
MODIFICA DELL'ALIMENTATORE:
prima di tutto l'alimentatore per led generava una tensione regolabile tra 9 e 14,5 V, non sufficienti per lo scopo. Ho sostituito la resistenza R40 da 1500 ohm, posta in serie al trimmer di regolazione, con una da 1200 ohm. Dopo tale modifica ho regolato la tensione in uscita risulta regolabile tramite il trimmer fino 17,5/18 V, che simulano un pannello FV da camper.
il CB è composto da...
> un NORMALE alimentatore switching di potenza per striscie a led
> un regolatore con tecnologia Pwm per uso fotovoltaico (FV) per camper
> una scatola in plastica per impianti elettrici (es. Gewiss o equiv.)
> un po' di miscellanea tra cavi, rivetti, viti, colonnine, terminali elettrici ecc
...il tutto solamente da modificare ed assemblare.
MODIFICA DELL'ALIMENTATORE:
prima di tutto l'alimentatore per led generava una tensione regolabile tra 9 e 14,5 V, non sufficienti per lo scopo. Ho sostituito la resistenza R40 da 1500 ohm, posta in serie al trimmer di regolazione, con una da 1200 ohm. Dopo tale modifica ho regolato la tensione in uscita risulta regolabile tramite il trimmer fino 17,5/18 V, che simulano un pannello FV da camper.
L'uscita a 18 V l'ho collegata
all'ingresso del regolatore FV e l'uscita del regolatore alle BS.
Per evitare fenomeni di auto scarica ho aggiunto un relè da 12v e contatti da 70A (forse non necessario, in via cautelativa). La bobina è stata alimentata dal 18 V tramite una resistenza da 18 ohm, di potenza 5 W almeno (il relè consuma circa 350 mA!). In antiparallelo alla bobina ho messo un diodo classico 1N4007 per evitare tensioni inverse nella fase di commutazione.
I contatti sono messi in serie all'uscita del parallelatore affinchè senza rete 230V il CB resti isolato dalle batterie.
Per evitare fenomeni di auto scarica ho aggiunto un relè da 12v e contatti da 70A (forse non necessario, in via cautelativa). La bobina è stata alimentata dal 18 V tramite una resistenza da 18 ohm, di potenza 5 W almeno (il relè consuma circa 350 mA!). In antiparallelo alla bobina ho messo un diodo classico 1N4007 per evitare tensioni inverse nella fase di commutazione.
I contatti sono messi in serie all'uscita del parallelatore affinchè senza rete 230V il CB resti isolato dalle batterie.
Schema elettrico a blocchi
ASSEMBLAGGIO DELLE PARTI:
le fotografie allegate descrivono le varie fasi dell'assemblaggio
COLLEGAMENTI ALL'IMPIANTO DEL CAMPER:
sull'uscita positiva del CB ho posto un fusibile da 30 A, in prossimità della BS. Vicino al CB il fusibile non serve in quanto il CB stesso è dotato di protezione elettronica contro il cortocircuito ed il sovraccarico. Tutti i cavi per l'assemblaggio, interni ed esterni devono essere di opportuna sezione in base alla corrente del CB (per 30 A ho usato una cordina flessibile in rame da 6 mmq).
Ho scelto di usare un alimentatore e un Regolatore FV da 30 A in quanto ognuna delle mie due BS (poste in parallelo secco) accetta fino a 30 A di corrente di ricarica. I 15 A per ogni BS sono sufficienti per una buona ricarica ma ben al di sotto del limite massimo ammesso dal costruttore. In caso di futuro utilizzo di una sola BS tipo AGM questa non verrà comunque danneggiata.
Ovviamente, a seconda delle esigenze, possono essere utilizzati alimentatori e regolatori con differenti correnti d'uscita; si consideri ad es. che per le classiche batterie da avviamento (economiche e impropriamente spesso utilizzate come BS sui camper) sussiste la vecchia regola della corrente di ricarica a 1/10 della sua capacità (C10).
Il regolatore FV acquistato possedeva la sonda termica fissa sul circuito stampato (un classico elemento NTC). Ho quindi portato la sonda all'esterno tramite del normalissimo cavetto per antifurti, opportunamente isolato e irrobustito con guaina termo restringente.
I vantaggi del regolatore FV utilizzato sono:
> è completamente programmabile per ogni tipo di batteria (classiche a Vaso Aperto, AGM, GEL, ioni litio)
> ha la tensione d'uscita compensata in temperatura,
> ha le tensioni di ricarica di ogni fase modificabili a piacere (programmazione avanzata),
> lavora con tecnologia PWM che scalda poco e risulta economico.
COSTI:
> alimentatore 12V-30 A, € 22 su Ebay (corriere incluso),
> regolatore per pannelli FV tipo PWM 12V da 30 A, € 23 su Ebay (corriere incluso)
> scatola di derivazione in plastica, cavo da 6 mm2, retine copri foro, circa € 15/20 (da rivenditore di materiale elettrico e fiere dell'elettronica).
ULTERIORI INFO:
> il commutatore BM/BS sul quadretto in cellula lo lascio sempre posizionato su BM e lo sposterò su BS solo in caso di guasto del nuovo CB (ovviamente dopo averlo isolato dall'impianto tramite apertura del fusibile da 30 A).
> per ulteriori informazioni sulle batterie potete farvi inviare il catalogo dalla UBS (zona Brescia), importatrice del marchio Zenith.
> un buon CB da 20 A ha un costo di circa € 200. In questo modo, con soli € 60 ce ne possiamo fare uno da 30 A!
ASSEMBLAGGIO DELLE PARTI:
le fotografie allegate descrivono le varie fasi dell'assemblaggio
COLLEGAMENTI ALL'IMPIANTO DEL CAMPER:
sull'uscita positiva del CB ho posto un fusibile da 30 A, in prossimità della BS. Vicino al CB il fusibile non serve in quanto il CB stesso è dotato di protezione elettronica contro il cortocircuito ed il sovraccarico. Tutti i cavi per l'assemblaggio, interni ed esterni devono essere di opportuna sezione in base alla corrente del CB (per 30 A ho usato una cordina flessibile in rame da 6 mmq).
Ho scelto di usare un alimentatore e un Regolatore FV da 30 A in quanto ognuna delle mie due BS (poste in parallelo secco) accetta fino a 30 A di corrente di ricarica. I 15 A per ogni BS sono sufficienti per una buona ricarica ma ben al di sotto del limite massimo ammesso dal costruttore. In caso di futuro utilizzo di una sola BS tipo AGM questa non verrà comunque danneggiata.
Ovviamente, a seconda delle esigenze, possono essere utilizzati alimentatori e regolatori con differenti correnti d'uscita; si consideri ad es. che per le classiche batterie da avviamento (economiche e impropriamente spesso utilizzate come BS sui camper) sussiste la vecchia regola della corrente di ricarica a 1/10 della sua capacità (C10).
Il regolatore FV acquistato possedeva la sonda termica fissa sul circuito stampato (un classico elemento NTC). Ho quindi portato la sonda all'esterno tramite del normalissimo cavetto per antifurti, opportunamente isolato e irrobustito con guaina termo restringente.
I vantaggi del regolatore FV utilizzato sono:
> è completamente programmabile per ogni tipo di batteria (classiche a Vaso Aperto, AGM, GEL, ioni litio)
> ha la tensione d'uscita compensata in temperatura,
> ha le tensioni di ricarica di ogni fase modificabili a piacere (programmazione avanzata),
> lavora con tecnologia PWM che scalda poco e risulta economico.
COSTI:
> alimentatore 12V-30 A, € 22 su Ebay (corriere incluso),
> regolatore per pannelli FV tipo PWM 12V da 30 A, € 23 su Ebay (corriere incluso)
> scatola di derivazione in plastica, cavo da 6 mm2, retine copri foro, circa € 15/20 (da rivenditore di materiale elettrico e fiere dell'elettronica).
ULTERIORI INFO:
> il commutatore BM/BS sul quadretto in cellula lo lascio sempre posizionato su BM e lo sposterò su BS solo in caso di guasto del nuovo CB (ovviamente dopo averlo isolato dall'impianto tramite apertura del fusibile da 30 A).
> per ulteriori informazioni sulle batterie potete farvi inviare il catalogo dalla UBS (zona Brescia), importatrice del marchio Zenith.
> un buon CB da 20 A ha un costo di circa € 200. In questo modo, con soli € 60 ce ne possiamo fare uno da 30 A!
Buon lavoro e buone ricariche a tutti da Massimiliano!
04 Settembre 2014
(by massi68- ecv 2i-2001, email: [email protected]).
04 Settembre 2014
(by massi68- ecv 2i-2001, email: [email protected]).
