Trzy baterie i system zasilania
Każde auto ma dwie baterie ok. 100 Ah pod maską i trzecią baterię LiFePO4 obsługującą przetwornicę, która znajduje się na pace. Pierwsza bateria pod maską (od kierowcy) jest baterią systemu i rozruchu. Druga bateria (ta od pasażera) jest baterią zasilającą pakę oraz wszystkie światła techniczne. Trzecia bateria LiFePO4 jest odseparowana od tych dwóch pod maską i służy wyłącznie do obsługi przetwornicy. W przypadku gdy jakimś cudem akumulator systemowy rozładuje się i nie będziecie mogli odpalić, to możecie spiąć go z dodatkowym akumulatorem od oświetlenia za pomocą funkcji „link” w separatorze. Po włączeniu linku obydwie baterie pod maską pracują jak jedna duża.
W tej konfiguracji baterii nie ma raczej większej szansy na to, że kiedykolwiek zabraknie Wam prądu, nawet na postoju z włączonymi światłami, ładując telefony czy nawet używając przetwornicy przez kilkadziesiąt minut. To duży komfort — nie trzeba się po prostu szczególnie stresować, czy auto odpali. Każda z baterii ładuje się oczywiście z alternatora podczas jazdy, więc po kilkugodzinnej trasie znów macie je pełne.
Podział ról w systemie zasilania
| Cecha | Bateria 1 | Bateria 2 | LiFePO4 |
|---|---|---|---|
| Zadanie | System / Rozrusznik | Oświetlenie techniczne i zasilanie paki | Magazyn energii dla przetwornicy, na pace |
| Ładowanie | Alternator | Alternator | Alternator (przez DC-DC) |
| Zasilanie systemu i rozruchu | Na stałe | Po zlinkowaniu separatorem | Nie |
O co chodzi z separatorem?
W zasadzie jest to po prostu masywny przekaźnik ze sterownikiem w kabinie. To takie urządzenie, które oddziela dwa obwody od siebie i trzyma je rozdzielone lub je łączy. W naszym przypadku jest to obwód akumulatora systemowego/rozruchu pod maską oraz obwód akumulatora oświetlenia i zasilania paki. Trik polega na tym, że jeśli któryś z obwodów straci prąd, separator zepnie je w jeden obwód, dając ponownie prąd na obydwa obwody.
Po co trzecia bateria na pace?
Trzeci akumulator LiFePO4 przy przetwornicy jest koniecznością wynikającą z natężenia prądu przy pracy przetwornicy konwertującej samochodowe 12V na 230V. W takich sytuacjach, by zapewnić czysty sinus 230V i moc 1 kW, niezbędny jest stabilny magazyn energii zdolny do oddania bardzo wysokiego natężenia prądu bez gwałtownego spadku napięcia.
Przy obciążeniu rzędu 1 kW (moc przetwornicy na pace), natężenie prądu pobieranego z akumulatorów 12V wynosi około 90–100 A. To bardzo dużo. Przewody muszą być bardzo grube i możliwie krótkie. Dlatego trzecia bateria zlokalizowana jest zawsze przy przetwornicy.
Co uciągnie przetwornica 1 kW?
Przetwornica, zarządzanie energią i BMS
Parę słów o przetwornicy. Sprawa nie jest generalnie prosta i wymaga trochę elektroniki, żeby wszystko działało poprawnie. Ogólnie akumulatory LiFePO4 nie powinny być ładowane bezpośrednio z alternatora ze względu na zmieniające się napięcie, czego one nie lubią. Lubią stałe 14,6 wolta. Ponadto akumulatory LiFePO4 mają bardzo niską rezystancję wewnętrzną. Oznacza to, że potrafią one „wyssać” z alternatora tyle prądu, ile tylko ten jest w stanie z siebie wykrzesać. Dlatego przy każdym akumulatorze na pace znajduje się zasilacz DC-DC, który podaje na akumulator stałe 14,6 wolta natężeniem 20 amperów, co oszczędza alternator. Dodatkowo zasilacz pełni także funkcję „blokady” przepływu prądu od akumulatora LiFePO4 do baterii pod maską. Przy wyłączonej stacyjce wszystkie trzy baterie będą się „widziały” i dążyły do wyrównania napięć między sobą. Tego nie chcemy. Zasilacz pełni więc funkcję przekaźnika między akumulatorem LiFePO4 a tymi pod maską — rozłącza się po wyłączeniu silnika i zapobiega przepływowi prądu.
Akumulator na pace ma pojemność 100 amperogodzin, co z grubsza oznacza, że po całkowitym jego rozładowaniu proces pełnego naładowania z alternatora będzie trwał 5 godzin.
Do rozwiązania został jeszcze problem, kiedy zasilacz DC-DC zaczyna pracę... Nie chcemy, żeby zaczynał pracę bez pracy alternatora i drenował baterie pod maską. Niestety nie wystarczy podłączyć sygnał D+ (stacyjka „ON”) do zasilacza. Takie rozwiązanie niby jest ok, ale nie eliminuje sytuacji, gdzie przekręcacie stacyjkę w pozycję „ON”, a nie uruchamiacie silnika. Żeby zasilacz DC-DC włączał się tylko przy włączonym silniku, potrzebny jest dodatkowy układ, tzw. komparator napięcia. To taka mała płytka, która w zależności od otrzymywanego napięcia uruchamia przekaźnik z sygnałem D+ bądź go nie uruchamia. Komparator zatem ustawiony jest na 14 woltów napięcia wejściowego. Dlaczego? Ponieważ napięcie spoczynkowe akumulatorów pod maską to z grubsza 12 woltów. Dopiero po włączeniu alternatora napięcie rośnie do ponad 14 woltów, co jest doskonałym sygnałem do włączenia zasilacza DC-DC i rozpoczęcia ładowania akumulatora LiFePO4. Skomplikowane... wiem. Na koniec warto wspomnieć, że każdy akumulator LiFePO4 posiada system zarządzania energią BMS. Mówiąc krótko, jest to zabezpieczenie przed przegrzaniem, zarządzanie równomiernym użyciem poszczególnych ogniw oraz także blokada ładowania akumulatora LiFePO4 w mocno ujemnych temperaturach.
Ładowanie urządzeń przez USB
Kolejnym dość istotnym tematem jest ładowanie USB. Potrzeb jest generalnie sporo, więc do dyspozycji jest kilka wejść USB klasycznych i USB-C. Te przy kierowcy z przodu są zasilane po przekręceniu stacyjki z akumulatora systemowego, natomiast dodatkowe gniazda USB zamontowane na tyle w środkowym podłokietniku są zasilane permanentnie z akumulatora dodatkowego. Dlaczego tak? Ponieważ możecie dzięki temu spokojnie podłączyć sobie dowolne urządzenie do ładowania na noc, wyłączyć zapłon i zamknąć auto, a urządzenia będą się ładowały. Rano odłączacie w pełni naładowane urządzenia. Baaaardzo wygodne!