PDF User Manual

  1. Home
  2. Manuals
  3. Clipper BM1 Owner's Manual

Clipper BM1 Owner's Manual

BM2

Made by: Clipper
Type: Owner's Manual
Category: Monitor
Pages: 11
Size: 0.61 MB

 

Download PDF User Manual



Full Text Searchable PDF User Manual



background image

DESIGNED AND 

MANUFACTURED 

CE: 

IN ENGLAND 

DISCHARGE

100%

80

©!LOffeJffeJ{g� 

BATTERY MONITORS 

BM1/BM2 

 


background image

READ THIS  FIRST! 

BEFORE INSTALLING THE BM1 

BM2,  CAREFULLY READ THE FOLLOWING 

INSTRUCTIONS,  ESPECIALLY THE SAFETY NOTES AND WARRANT Y 
CONDITIONS. 

IMPORTANT 

BM1 

BM2 look identical but  they are different Models. 

Tha  Shunts  and Shunt cables are 

NOT 

interchangeable. 

CLIPPER BMt..... 

Load 

Charge

Current - 100 Amps Maximum 

CLIPPER BM2. 

.  .  . 

Load 

Charge 

Current - 200 Amps Maximum 

NASA BATTERY MONITOR  BM1 

BM2 

Table of Contents 

PAGE 

INTRODUCTION 

INSTALLING  THE DISPLAY 

Safety Notes 

Installation  of the Display Unit 

BATTERY MANAGEMENT  BASICS 

3

NORMAL OPERATION 

5

Switching the backlight 

5

Showing the Voltage and Current 

5

Showing the  Ampere hours total 

5

Showing the Time to Go 

6

ENGINEERING 

6

Setting the Battery's Nomlnal Capacity 

6

Setting the Estimated  Battery Temperature 

6

Setting the zero-current 

6

QUESTIONS AND ANSWERS 

8

 


background image

INTRODUCTION 

The  NASA Clipper BM1/BM2  is  supplied  complete  with  display  unit, 
current  shunt  (standard  50mV),  and connecting  cables.  They  are  intended 
for  operation  on  12V  Lead-Acid  batteries  with  capacities  between  5  and 600 
Ampere-hours  (Ahr). Their  own current  consumption  is  less  than  1.5  mA, 
which  is about 

Ahr  per  month,  less than  the self-discharge  rate  of  most 

Lead-Acid  batteries. 

The  NASA BM1/BM2  monitors  the  battery  voltage,  the  current  into  and out 
of  the  battery,  the  total 

Ahr 

since it was last  fully  charged,  and predicts  the 

time  to  achieve  full  charge  (during  charging)  or  the  time  to full discharge 

(during  discharging).  A visual  indication  of  the  state  of the battery charge  is 

always available,  and  an alarm is  used as an alert when the  battery voltage 

falls  to  a  preset  level. 

INSTALLING THE DISPLAY 

Safety notes 

-

IMPORTANT 

Lead-acid batteries  can  emit hydrogen when  in  operation.  Hydrogen  and alr 
forms  a  potentially  explosive  mixture.  Accordingly,  ensure  that  the  area 
around  the  batteries is well-ventilated,  and  douse  all naked flames  and 
prevent sparks. 

Short-circuiting a  battery with  a  metal  tool  or  piece  of jewellery can  cause 
catastrophic  currents  to flow.  Before installing  any  of the BM1/BM2  units, 
remove  all jewellery  (such  as  rings  or  metal  necklaces).  Ensure  that  no 
metal  tool 

can 

cause  a  short  circuit. 

If you  are  not sufficiently  skilled  to  undertake  any  part  of this  installation 

safely,  you  must  seek  the  assistance  of a  suitably  qualified  person. 

Installation  of the Display unit 

The  installation should be performed  in  the  order  specified in  the  following 

sections. 

Select  a  convenient  position  for  the  display.  Cut  a  hole  in  the  panel 

87mm wide  and 67mm deep.  The  site  must  be flat  and  the  cavity 
behind the  panel must  remain  dry at  all times.  (The  cable  entry  is 
deliberately not  sealed  to  ensure  adequate  ventilation.  This  prevents 

misting  of the  display). 

Bring  the  shunt  cable  through  the  hole  in  the  panel. 

Unscrew  and  remove  the two  wing  nuts  from the  rear  of the 

instrument  and  remove  the  stainless  steel  clamping  bracket. 

Fit  the 

"O" 

ring  seal  into  the groove in the panel-mounting  face  of 

the  instrument.  Ensure that  it  is correctly lying in  its groove to 
provide the watertight seal for  the  display  before fitting the 
instrument  to  the  panel. 

Page  1 

 


background image

NEGATIVE

TO ALL  DOMESTIC 

LOADS AND GENERATORS 

--­

POSITIVE

TO ALL  DOMESTIC 

LOADS 

GENERATORS 

• Black & White 

MUST NOT be 

Joined 

.t lhl8 

end. 

Figure 

- Domestic battery  only 

Connect  the  shunt  cable  to  the  display  unit  as  shown  on  Figure  1, 

below,  using  the  terminal  block  supplied. Be  careful to  connect  the 

wires exactly  as  shown,  noting  that  the black and white wires  are 

joined at the  shunt  connection,  and 

are 

connected separately  at the 

instrument  end of the  cable. 

Fit  the instrument  into  the panel,  fit  the  stainless  clamp over  the 

studs,  fit and tighten the two  wing nuts  finger  tight  only.  It is 
important that  the 0-ring rubber  seal makes good contact with the 
panel to  prevent water getting behind the  unit  and entering the 
cavity behind the panel. 

It is good practice  to 

run 

the  cables  vertically  downwards  from the 

unit,  even if they  later  have  to  rise  to  connect  to  the vessel's 
supplies.  Doing  so prevents  any  water  that  might  get  onto  the  cables 
from  running  back  along the  cables  and  into  the  unit. 

Ensure  that  all  loads  are switched  off

Disconnect  the  NEGATIVE  terminal  from  the  battery and connect to 

the  shunt  as  shown  on  Figure  1.  Ensure  it  is  positioned  where  it 
cannot  come  into  electrical  contact  with  other  parts,  and  ensure  it 

will 

remain dry and  free  from  contaminants.  Also  note  that  the 

shunt  can get  warm  when  heavy  currents  flow,  so  ensure  it  is 
secured  in  a  position  where its  heat  cannot affect other parts. TAKE 
CARE 

TO 

AVOID  OVER-TIGHTENING  THE  CONNECTION 

TO 

THE

SHUNT. 

10  Connect  the  Black  and White  wires  and Yellow  wire  to  the  shunt  as 

sh

own 

on Figure 

I. 

Page2 

 


background image

11 

Connect  short 

link 

cable to  the shunt and then to  the negative

terminal  of the batteiy. 

12 

If  the  starter batteiy voltage  is  to be  monitored then  connect  the 

orange 

wire 

to  the  positive  terminal  of the starter  batteiy. 

amp  fuse  close to  the starter  batteiy 

will 

aford protection 

if 

fault  occurs. 

13 

Finally,  connect  the  red  wire  to the  POSITIVE  terminal  of  the  batteiy 

to  complete  the electrical  installation.  The 

BM 

/BM2 

will  now begin 

assessing  the batteiy  state,  using  its  factoiy  default  values.  The 
default  values  must  be  set  to  the  values  appropriate  to  the  new 
installation  as  follows. 

14 

Press,  and keep pressed,  the 

ILWM 

key  until the  word  "Eng" is

shown on  the  display.  Release  the 

ILLUM 

key  and adjust the

capacity shown using the� and �  keys to  match the value shown 

on  your  batteiy  (see  the Engineering section below for  more  details). 

15 

Press  the 

V&A 

key  to  change to  adjusting  the  batteiy  temperature, 

and adjust  it  using  the �and  �  keys  to match  the  estimated 
average batteiy temperature  within  l0°C. 

16 

Press 

ILLUM 

to  finish  Engineering  settings.

17 

Do  NOT  put  the  batteiy  on  charge  immediately. 

18 

Apply  a  load to  the batteiy by switching  on  lights  or instruments 

and wait for a  few  minutes  for the 

BM1/BM2 

to  "learn"  the battery's 

characteristics  and to  show  a  steady reading  before starting 
charging. 

Figure  2 

-

Domestic 

and 

starter 
Batteries 

NEGATIVE 

TO ALL  DOMESTIC 

LOADS AND 

POSITIVE 

TO ALL DOMESTIC 

LOADS 

GENERATORS 

Na 

othar 

connection 

•hould 

b9 made 7 

this 

post 

• 

Bl•ck 

Whll8 

llUSTNOTIHI 

JolnlMI 

111: 

lhl• end. 


--­

:1 

 


background image

BATTERY MANAGEMENT BASICS 

After Voltage and Current, the most useful measurement available from a 

battery condition monitor is the sate of charge of the battery. However. 

estimation of the state of charge of lead-acid batteries is  never exact. The 
problem of making accurate estimates results from  the characteristics of 
the cells, the electrolyte,  and the history of currents drawn from  (discharge) 
and supplied to (charge) the battery. 

The basis for the best capacity estimates is that the starting condition is 

known.  The only well-established  "known"  state  of a battery is when  it  is 
fully  charged  after a long period of  trickle  or float  charging, usually on a 

shore or regulated  alternator-driven  charging system.  Discharging a fully­
charged new battery at  a current 1/20 of the manufacturer's stated 
capacity will discharge it fully in 20 hours. This current is known as the 

020-hour rate11• 

So, for example,  if a battery has a stated capacity of 100 Ahr, then the 20-
hour rate for that battery is 5 Amps (because 100/20 

5).  Likewise, a 40 

Ahr battery would have a 20-hour rate of 2 Amps  [because 40/20 

2). 

If higher  currents  than  the  20-hour rate are  drawn  from the  battery,  the 

available capacity is reduced.  For 

exam

ple,  if it is steadily discharged at 10 

times the 20-hour rate (50 Amps from a  l OOAhr  battery), the available 
capacity falls to about half of the stated capacity. The battery will be flat 
after about 1 hour instead of the expected 2 hours.  (However, if the battery 
is  left to recover with the heavy load removed, most of its remaining 
capacity will  return after perhaps 20 hours' resting or at a discharge rate 
close to the 20-hour rate.) The  BM1/BM2 makes due allowance for these 
effects when estimating the battery's state of charge and the expected time 
to discharge the  battery fully. 

When the battery is being charged, the voltage is no longer a reliable 

estimate of the state of charge, and so the BM 

/BM2 integrates the Ampere 

hours added to the last known capacity to estimate the battery's state of 
charge on a continuous basis. Allowance for charge efficiency (not all 
charging current results in useful charge in the battery) is also computed. 

Available battery capacity is significantly reduced at temperatures 
significantly below 20C. The value quoted by the manufacturers is valid at 
20C. However,  at OC the capacity may be only 90%,  and at -20C may be 
only 70% of  the 20C value. A  small increase in capacity is achieved at 

battery  temperatures  above 20C, rising to about 105% of the nominal value 
at 40C. 

Page4 

 


background image

The  effects  of  cell  deterioration  on the  available  capacity are  significant.  If 
the  battery is charged  for  long periods,  gassing takes place. The  gases  are 
Hydrogen and  Oxygen,  derived from  the  water  in  the  battery acid.  Loss  of 
this  water needs to  be  made  up by topping  up  the  cells 

if 

possible,  or  by 

avoiding  lengthy  overcharges  in sealed cells. 

Other  irretrievable  effects  include  sulphation  (encouraged  by  leaving  the 
battery  flat  for  long  periods),  and  deterioration  of the  cells'  plates.  If  the 
battery  voltage falls below  10.7 Volts  (for a  nominally  12 Volt battery),  and 
charging  is  not started, sulphation  of the plates 

can 

begin.  The  BM1/BM2 

has an alarm  which  flashes the  bell  symbol when  the  voltage  falls  below 

10. 7 Volts.  If  the  alarm  is  triggered,  it  is  important to reduce  the 

curr

ent 

being drawn  immediately,  and 

if 

possible place  the battery on charge, to 

avoid permanent  damage  to the cells. If  the alarm  is ignored, the 

total 

number  of  charge/discharge  cycles  which the battery  will  survive before  it 

loses a  substantial  fraction  of  its nominal capacity may  be  substantially 

reduced. 

All 

of  these  (and  other  effects)  reduce  the  available  charge  after  fully 

charging  the  battery.  If  the  effects  are  ignored,  the  BM1/BM2 will 
incorrectly  estimate  that  more  capacity is  available  at  any state  of  discharge 
than is actually  the  case.  If  so,  it is  wise to alter  the  nominal capacity 
stored in  the  unit  to  match  the  reality of  the  battery's  condition. 

NORMAL  OPERATION 

The  NASA BM 1 /BM2  offers  four  normal  modes  of  operation: 

• 

Volts  and Amps; 

• 

Ampere-hours; 

• 

Time to go. 

• 

Starter  Battery  Voltage 

In all  these  normal modes,  the  battery  charge  state  is  also  displayed  on  the 

scale  on  the  right  of  the  display.  Also, 

if 

the  battery  voltage  falls  below  the 

preset 

alarm 

level  representing  dangerous  discharge,  the  alarm  bell  symbol 

is flashed. 

Page 

 


background image

The  three  normal  modes,  and the keys  which  activate  them,  are  shown  in 

Figure 

2, 

below. 

Volts  and Amps 

Ampere-hours 

Charge/discharge  times 

Figure 

- Operating  modes 

Switching the backlight 

Press the 

ILLUM 

key to  switch the  backlighting  on  or  off.

The backlight area  is restricted in  the  top comers of  the  display to 

concentrate  the  lighting  in the  areas  of interest. 

Showing the Voltage and Current 

Press 

V&A 

key to show the  present  battery  voltage  and the  present  battery

current,  as well as the  estimate  of the  state  of  the battery's charge  on the 
scale. The  maximum  current measurement is 

102 

Amps. 

A  second  press  on 

V&A will 

display the  starter  battery  voltage  together  with

the  symbol  'St' 

NOTE: 

The  open  circuit  voltage  can indicate  the  starter battery's state  of

charge.  However  when  displaying  the  starter  battery's  voltage,  the 

instrument  continues to  monitor 

all 

aspects  of  the  domestic  battery,  and 

Showing the Ampere-hours total. 

Press the �key to  show the  total  Ampere-hours  since  the  totals were  last 

reset. Int is  shown,  and 

all 

the  uncorrected  normal  total  Ampere-hours

are  shown in  the  upper  numerals. They  show  the  net  charge  or  discharge 
in Ampere-hours since  the  unit's  counters were  last reset.  (A new,  ex­
factory,  instrument  shows  zero.) To  reset  the  Ampere-hours integrator, 
press the� key and  keep  it  pressed  until 

is  shown. 

Showing the time to go. 

Press the 

TI":E 

key to  show the percentage remaining battery capacity (o/oC),

and  the  up-to-date estimate of  how  long  it  will  take to  charge or  discharge 
the battery  fully.  As the load  changes,  the  estimate  of  the  time  updates 

continuously,  reflecting  the  best  estimate  of time 

to 

fully  charged  or  fully 

discharged 

(0% 

remaining charge). Values  in  excess  of 

199 

hours are 

shown as 

199 

hr. 

 


background image

If the 

BM-1 + 

is  left for  long  periods  registering  little  or  no  charge  or 

discharge  current,  the  estimate  of capacity may  become  unreliable.  It is 

important to switch some  load onto  the battery for  a  few minutes so  a 

reliable  estimate  can be  calculated,  and its  value  settles,  before  starting 
charging. 

ENGINEERING 

Engineering  is the  mode for setting  the  nominal battery  capacity,  the 
battery temperature,  and the zero-

curr

ent.  Engineering  is  accessed  by 

keeping 

ILLUM 

pressed until  ENG  is displayed to  show  that  Engineering 

settings  are  now  available.  The  frrst  value  when 

ILLUM 

is  released  is  the 

stored nominal battery  capacity  in Ampere-hours. Then press  the 

VB.A 

key

to  move  between  capacity,  battery temperature,  and zero-current  settings. 
In any  of these  modes,  the  ;t;, and �keys  alter the  chosen  setting. All 
settings  are  saved  by  pressing the 

ILLUM 

key to  exit  Engineering. 

Setting  the battery's  nominal capacity 

Press 

VB.A 

until the  stored  capacity  appears  in  the  upper  numerals,  and

the Ahr  symbols  are showing  (the  factory default  is 

100 

Ahr).  Now  press 

the;t;,key  to increase the  value,  and the� key  to reduce the value.  Keep 
the  key pressed  for  repeating adjustments. 

The maximum  capacity  is 

600 

A-hr,  and  the  minimum  is 

A-hr.  When 

the  correct  value  has  been  selected,  press the 

VB.A 

key to finish 

adjustment,  store the  new value  in  memory and  to  move  to temperature 
setting,  or press  the 

ILLUM 

key  to exit Engineering. 

Setting  the  Estimated  Battery Temperature 

Press 

V&A 

until  the battery  temperature  appears  and  the symbols 

•c 

are

shown. The factory preset  value  is 

20  'C 

which  is  the  value  used  by 

battery manufacturers  to defme  their products'  capacity.  Now, 

if 

desired, 

press  the ;t;, key  to  increase  the  value,  and  the� key  to  reduce  the  value, 
which  changes  by 

10  'C 

for  each  press. The  values 

are 

limited  to the range 

-20  'C 

to 

+40  'C. 

Setting  the zero-current 

If  no  current  is flowing  into  or out  of the  battery and  a  residual current  is 

shown  on  the  display,  the  reading  can  be  adjusted  to zero. 

With no 

curr

ent 

into  or  out  of  the 

press 

VB.A 

until the

residual  current  is shown.  Now  press  the 

key or  the � key to  bring  the 

value  to zero.  (Note:  eight  presses  of  the  key  alter  the setting  by 

O. 

lA).  The 

desired  setting  is stored when the 

VB.A 

key  is  pressed  to move to the  other

setting  again,  or the 

ILLUM 

key is  pressed to  exit  Engineering. 

Page7 

 


background image

QUESTIONS AND ANSWERS 

Why 

is 

the  screen  of my Bl!II1/Bl!II2  blank? 

Check the wiring  is correct  and securely  terminated.  Check the 

fuse,  and  check that  the  battery  is  not  completely  flat. 

Why does my BM1/Bl!II2  show  that  the number of hours 
remaining  ia  high  or low when  a  constant  discharge current 

is 

flowing?. 

The  actual  battery capacity  is  different  from  the  value  you  have 

entered  in Engineering. The  reasons  for  this  difference  have  been 
discussed above.  Adjust  the  battery  capacity in Engineering  to 
match  the  battery. 

My battery 

is 

made  up  of  a  bank of several batteries. Ia that a 

problem? 

Not  as  long 

as 

the  combination  produces  a  nominal  12  volts,  and 

all  the  current  drawn  from  the  bank passes  through  the shunt. 

Can 

the  Bll.U/BM2  monitor my engine starting  battery 

well 

aa 

my service  battery? 

Yes  it 

can 

monitor  the  engine  start  battery  voltage.  The  open 

current  voltage of the starter  battery  can  be  used to  estimate  its 
state of  charge 

I  have  another  voltmeter  on  my boat which  shows  a  different 
value  to  the  BM1/BM2  indication. 

The  BM1/BM2  very accurately  measures  the voltage  directly 

across  the  battery  terminals.  Other  voltmeters  may  read 

differently  owing  to volt drops in  the boat's wiring. 

Why does my BM-1+  show a  higher capacity immediately  after 
charging  than  it does  after  a  few  minutes'  discharging? 

This  is  an unavoidable  feature  of battery  chemistry,  which  varies 

from  battery  to  battery,  and  the  charging regime used. 

Page 

 


background image

Do  I need to disconnect  my BM1/BM2  when  I leave  the  boat 
for long periods? 

No. The  BM1/BM2  is designed to be  permanently connected to the 

battery.  It  is independently fused,  and draws  only  1.SmA  from  the 
battery.  At  such  a  low 

curr

ent,  it would take several years to 

discharge  a  typical  fully-charged marine service  battery. 

Why does  my battery  seem to  have  less  capacity  than  it uys 

OD 

its  label? 

The  value  on the  manufacturer's  label  is  seldom  the  value  achieved 

in  service,  because  of the deterioration of the  cells'  plates  and 
many other factors. If it  seems to have much  lower than its 
expected  capacity,  it  may need replacement,  or you  may  feel  that 
changing the nominal  capacity from  the Engineering mode will 

suffice to  let  you know  well  enough the percentage charge 

remalning. 

Why does  my BM:l/BM2 show a  large  net charge  after  a  day's 

cruising? 

You have  put  more  charge  into the  battery  than  you have  used. 
The  amount  should  not  exceed the total  battery  capacity.  !fit  does, 

it  may  be  wise  to  check  that  the  charging  system  is  working 
correctly  and  is  not over-charging the battery. 

When  on  heavy load,  the  time  to run  is lower  than  I  expect.  Is 

this correct? 

YES. 

When  heavily  loaded,  a  lead-acid  battery delivers  less  energy 

than  expected  owing  to electrolyte  exhaustion  and  stagnation. 

When  the  battery  is delivering  heavy  currents  the BM 

/BM2  uses 

Peukert's  equation  to  allow  for these  effects  and so  show  a  better 
estimate  for  the time to run.