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Ricarica della batteria servizi: problemi meno conosciuti

Quando si vuole garantire lunga vita alle proprie batterie servizi è importante pensare ad un sistema di ricarica adeguato. Spesso ci si limita a studiare più o meno approfonditamente i metodi di ricarica alternativi come quello solare, tralasciando uno dei metodi che invece si da per scontato, quello tramite alternatore.  Questo è un grave errore perché spesso – specie per i veicoli più piccoli – questo è quello primario. Oltretutto ci siamo anche accorti che non si trova molta documentazione a riguardo e peggio quella che abbiamo trovato difficilmente tratta i temi “negativi” di questo metodo di ricarica.

Convertitori DC/DC contro separatori di Carica

Parlando di ricarica da alternatore entrano in gioco due dispositivi: Separatori di carica (i più utilizzati) e i convertitori DC/DC. Ragionando in termini di ottimizzazione degli impianti è praticamente inevitabile pensare ad un sistema di ricarica delle batterie che faccia uso di un convertitore DC/DC anziché quello che prevede un più semplice separatore di batterie.
Questo tipo di approccio è quello che raccomandiamo in questo articolo e di cui sicuramente avremo modo di parlare nelle prossime edizioni del nostro libro. Ciò che consigliamo è di pensare da subito a questo approccio quando si sta studiando il proprio sistema di ricarica (o si sta migliorando quello esistente) e consigliamo di farlo indipendentemente dall’età del veicolo, sapendo che su quelli più nuovi (Euro 5 ed Euro 6) è quasi obbligatorio.

Molti proprietari di veicoli, che siano questi competenti in elettronica o no, utilizzano i sistemi originali installati sul proprio camper/van/furgone, ma molti di questi stando ai messaggi che leggiamo su vari forum o che riceviamo tramite il nostro sito spesso non sono contenti. Le lamentele che riguardano le batterie sono tantissime, così come i dubbi e le false verità (o falsità) che le circondano.  Molti utenti si limitano ad incolpare il costruttore, o i prodotti installati, ma raramente ricevono risposte tecniche esaustive volte ad individuare uno dei reali possibili problemi, ovvero la modalità di ricarica delle batterie.

Separatore di carica Victron Energy Cyrix-ct

Uno dei problemi riguardanti la ricarica di batterie servizi meno conosciuti

Non vogliamo far diventare questo articolo un trattato troppo tecnico, quindi iniziamo dalle basi per approcciare il discorso nel modo più semplice: una delle cause per cui gli utenti comprendono poco un potenziale problema nel proprio sistema di ricarica potrebbe essere un fraintendimento dovuto al fatto che i produttori di batterie e dei sistemi di ricarica mostrano principalmente i dati relativi alla capacità in ampere/ora dei loro prodotti cosa che maschera altri dati che invece sono molti importanti.

L’energia

Ciò di cui ci stiamo parlando è energia elettrica disponibile, cioè i watt.
I watt sono il prodotto di ampere e volt e quando questi sono riferiti all’unità di tempo (generalmente un ora) si parla di ampere/ora o di watt/ora.
Parlando di veicoli a 12 volt possiamo dire che l’alternatore generico di un camper produce indicativamente 14,0 volt di tensione e una corrente di circa 70 ampere. Il voltaggio è dovuto al fatto che questo oggetto è studiato per caricare una batteria al piombo che viene utilizzata esclusivamente per l’avviamento del veicolo e che quindi non si scarica mai a fondo. Ricordiamoci – come abbiamo detto in un altro articolo – che durante la marcia la batteria non viene utilizzata (viene solo ricaricata) perché la corrente viene prelevata direttamente dall’alternatore.
Ciò significa che abbiamo a disposizione un massimo di circa 980 watt. Questi 980 watt sono il totale dell’energia disponibile per la gestione dell’interno impianto elettrico del veicolo il che significa che non possiamo considerarli come tutti disponibili per la ricarica delle batterie servizi.  Diciamo ipoteticamente che escluse le esigenze del veicolo vero e proprio potremo beneficiare di circa 35 o 37 ampere a 14 volt, ovvero 520 Watt.

La caduta di tensione

Tra l’alternatore e la batteria servizi vi è un normalissimo fenomeno chiamato caduta di tensione dovuto alla resistenza immessa dal cavo che collega l’alternatore alla batteria servizi. Questa caduta di tensione può essere facilmente del 5% portando la tensione d’ingresso alle batterie a circa 13,2 volt. Rifacendo il calcolo dell’energia disponibile quindi arriviamo ad ottenere un calo a circa 475 watt. Questa differenza di 45 watt ce la siamo giocata per sempre, e senza prendere dei provvedimenti è impossibile recuperarla.

Parlando di un camper poi dobbiamo anche considerare che le distanze tra alternatore e batterie possono essere maggiori e che quindi quando l’alternatore è sotto carico la tensione potrebbe scendere ulteriormente a causa di una resistenza maggiore dovuta al cavo più lungo.

Se stiamo parlando di un impianto già fatto è quindi importante pensare di iniziare a misurare la propria caduta di tensione. Il modo migliore per farlo è scollegare (fisicamente) dalla batteria tutte le utenze della cellula abitativa e utilizzare un multimetro per misurare la differenza di tensione che avete tra la batteria d’avviamento e quella dei servizi. In questo modo non ci preoccuperemo della cauta di tensione tra alternatore e batteria d’avviamento (sperando che i costruttori abbiano fatto il lavoro nel miglior modo possibile) ma solo di quella che c’è tra avviamento e batteria servizi. Fate delle prove in diverse condizioni d’uso del veicolo, accendendo anche ad esempio i fari e il condizionatore.

Effetti della caduta di tensione sulla ricarica della batteria

Questo è l’aspetto che ci interessa maggiormente perché dobbiamo sapere che tipicamente una batteria AGM per essere caricata a fondo necessita di tensione di ricarica (fase di assorbimento) compresa tra 14,2 e 14,6 volt. Avendo osservato gli aspetti della caduta di tensione possiamo facilmente intuire che se prendiamo come riferimento l’esempio precedente, dove avevamo una tensione ai morsetti di “soli” 12,8 volt difficilmente potremo pensare di ricaricare a fondo le nostre batterie.

Effetto delle resistenza interna della batteria sulla velocità di ricarica

Come alcuni elettrauti sanno bene(ma raramente i loro clienti) la batteria servizi (così come quella d’avviamento) oppone una resistenza alla ricarica che ne limita la velocità di ricarica stessa. La resistenza interna della batteria può ad esempio far si che un accumulatore da 70 Ah accetti non più di 20 amp dal caricabatterie.

L’importanza dei cavi

In pratica, la velocità e la capacità di ricarica viene ridotta notevolmente a causa della resistenza interna della batteria e dalla resistenza del cavo con cui l’accumulatore è collegato all’alternatore. E per questo che bisogna misurare bene la caduta di tensione a cui si è soggetti e dimensionare nel modo ottimale tutti i collegamenti. Per assurdo un errato dimensionamento del collegamento tra batteria servizi ed alternatore può pregiudicare quasi totalmente la capacità di ricarica che invece si avrebbe a disposizione.

Comprendere cosa si può fare con volt e ampere

A questo punto entra in gioco il convertitore DC/DC Buck-Boost uno strumento davvero poco conosciuto e che abbiamo voluto installare sul nostro camper al fine di limitare gran parte dei problemi di cui abbiamo discusso in precedenza. Intendiamoci subito, anche questo non è un oggetto perfetto, perché comunque per funzionare “spreca” un po’ di energia, però a conti fatti abbiamo capito che ne vale davvero la pena.

Convertitore DC/DC Buck-Boost Victron Energy. Esiste in due versioni una da 25 e una da 50 ampere. Entrambe possono essere usate a 12 o 24 volt e qualora si utilizzino a 24 la capacità in ampere si dimezza.

A bordo del nostro camper abbiamo installato un convertitore Victron Energy DC/DC Buck-Boost da 50 Ampere (25 ampere a 24 volt) che consente moltissime regolazioni sia sulla corrente e la tensione in ingresso che su quelle in uscita. Cosa significa? Semplicemente che possiamo elevare la tensione in uscita al livello ottimale per le nostre batterie AGM in modo da garantirci la possibilità di ricaricarle a fondo anche utilizzando un alternatore che non era studiato per questo. Tramite queste regolazioni possiamo limitare gli effetti negativi di cui abbiamo parlato in questo articolo e per questo l’oggetto in questione diventa davvero importante quando si implementano impianti che devono fornire la massima efficenza e garantire la massima durata alle batterie.

Attenzione, questo dispositivo non ci consente di utilizzare cavi sottodimensionati, questo perché regolare la tensione in uscita a livelli molto alti per cercare di vincere la resistenza del cavo significa sprecare energia dissipandola in calore prodotto sul cavo stesso. I cavi quindi andranno comunque dimensionati a dovere.

Esempio di cablaggio del convertitore Buck-Boost di Victron Energy

Prendendo come esempio quello discusso all’inizio potremmo pensare di configurare la tensione in uscita dal nostro convertitore Victron Energy Buck-Boost a 15,2 Volt ottenendo (dopo la caduta di tensione dovuta al cavo originale e che quindi potrebbe essere ulteriormente migliorata) una tensione ai morsetti di 14,44 volt che è esattamente nel range corretto per una ricarica profonda della nostra batteria. Questo naturalmente è solo un esempio di applicazione e chiaramente ogni situazione andrà calcolata e regolata di conseguenza.

Capiamo quanto sia importante un dispositivo come questo quando a bordo del veicolo vengono utilizzate batterie di tipo GEL. Così come esiste il problema della caduta di tensione un impianto in cui vengono usate questo tipo di batterie potrebbe presentarsi il problema opposto, ovvero il sovraccarico. Le batterie al GEL infatti accettano un range di voltaggio della fase di ricarica relativa all’assorbimento più basso rispetto alle AGM, ovvero tra 14,1 e 14,4 Volt. Un alternatore che fornisse un voltaggio più alto, come ad esempio quelli che ricaricano le batterie dei veicoli di ultima generazione (Euro 5 ed Euro 6) come i Mercedes Sprinter (Alternatore a 15,4 Volt) necessitano dell’utilizzo di un dispositivo come il Buck-Boost di Victron Energy per abbattere la tensione ad un valore accettabile.

Il software di configurazione del convertitore Buck-Boost è davvero molto raffinato, infatti consente di impostare moltissimi parametri che servono a regolare lo strumento al fine di soddisfare qualsiasi richiesta. Ad esempio questo stesso oggetto potrebbe essere utilizzato per ricaricare un banco batterie servizi a 12 volt utilizzando un alternatore a 24.

Schermata di configurazione del Convertitore DC/DC di Victron Energy, notare tra i tanti parametri impostabili anche la possibilità di accendere il convertitore tramite un sensore di movimento.

Il costo di questo oggetto è abbastanza elevato, parliamo di circa 700 Euro per la versione da 50 Ampere, tuttavia nel caso si voglia ottenere il massimo dal proprio banco batterie la spesa si rivela più che giustificata.

Link al convertitore DC/DC Buck-Boost Victron Energy

Link al software di configurazione del convertitore Buck-Boost di Victron Energy

 

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