Onderwerp: Li-ion accu opslag met geïntegreerde balancers

Ja, ze houden allemaal netjes 3,34V. Moet ik echt 3 cijfers na de komma meten? Dan zal ik een andere voltmeter moeten aanschaffen vrees ik.

Neh, zo nauwkeurig hoeft dat niet. In je post gaf je het weer in 3 cijfers achter de komma en ik dacht: 'zo die heeft een nauwkeurige voltmeter!'
Voorlopig zijn de cellen goed in balans.
Groeten, Peper.

Ik zie het nu ja, een drietje teveel getypt.

Tulipe schreef :
Zonet even een scoop gezet op de uitgang van mijn 75/15. Op de ingang een voeding van 18,2V
De uitgang geeft geen mooie gelijkstroom. Het zijn pulsen tussen de accuspanning 13,2 en 13,6 met een duidelijke zweepslag vorm. Niet symmetrisch. Het zou kunnnen dat de accu + bedrading enige zelfinductie heeft. Maar misschien kan iemand met een lood accu ook een dergelijke meting uitvoeren. Het kan natuurlijk zijn dat de regelaar deze rimpel vorm zelf veroorzaakt.

De 75/15 heeft 18,2 volt nodig om bij een accuspanning van 13,2 op gang te komen. 5 volt meer dus !

Hebben die rimpels een (schadelijk) effect op de accu?

Tulipe schreef :
In mijn idee helemaal niet. Maar zorgt er wel voor dat de regelaar een hogere spanning ziet dan er in feite is. Het is een verklaring waarom je de regelaar op een hogere spanning moet afstellen dan "volgens het boekje"

@3Noreen en Tulipe:
Ik heb het 24V heftruckje 6 keer met een hoogfrequent lader voor lood-zwavelzuur accu's geladen (open klemspanning lader 29,6V maximale laadstroom 12A).
De belasting van de accu voor de lader is zo hoog dat de lader constant in CC mode werkt en 12A uitgeeft.
'Dicht op de lader' gemeten geeft de 4 digit meter een 'jittery' gedrag van de 1V digit. Op de accu gemeten (na drie meter 2,5mm² laadkabel) is er van dit jittery gedrag niets meer terug te vinden en is er alleen verspringen van de vierde 10mV digit. De accu werd met de pulserende stroom goed geladen tot 26,8V. Ik heb geen draagbare 'scope' beelden om het pulserende gedrag mee aan te tonen.
Het heeft er alles van dat de Ri van de accu's zo laag is dat de voeding het niet presteert rimpels in de spanning 'te maken' en dit niet schadelijk is. (onderzoek: n=1, niet significant.)

Vandaag heb ik het heftruckje na 3 dagen laden met een SMPS (afgeregeld op 27,0V) van de lading afgehaald. De klemspanning op de accu bij het begin van het laden was 23V. De eerste 2 dagen werd de SMPS warm door de werking van de stroombegrenzer. Na deze 2 dagen was de spanning opgelopen tot 26,1V. Bij het afsluiten van de lader vandaag, was de accuspanning 26,41V met de lader aangesloten en zonder de lader 26,38V. De lader leverde nog steeds stroom, maar 'liep niet vast' in de stroombegrenzing. De celspanning varieerde van 3,32V tot 3,30V per cel (keurig in balans!). De rimpel van de SMPS voeding is maximaal 50mV, volgens de specificatie.

Er is geen aanwijzing dat de rimpel veroorzaakt door desulfateringspulsen van lood-zwavelzuur accu's een nadelig effect hebben. De pulsen zouden de meting en regeling wel kunnen verstoren. Bij een meetlijn direct op de accu zal dit niet het geval zijn. De inwendige weerstand van LFP cellen is zo laag dat een puls geen noemenswaardige spanningsvariatie kan aanbrengen.

Groeten, Peper.

Metingen aan 4 LiFePO4 cellen VI

Laden en balanceren:
Bij serieschakeling van 4 cellen, mogen de capaciteiten van de cellen niet uiteenlopen want dan kan dit resulteren in een groot verschil in celspanning in het traject naar 100% SOC. Dit is de z.g. onbalans. Bij 4 cellen in serie is de laadspanning voor 100% SOC 4 x 3,4V = 13,6V. Dit is bereikt als alle cellen op 3,4V staan, maar ook als 3 cellen op 3,3V staan en de 4^e cel op 3,7V (3,3 + 3,3 + 3,3 + 3,7V = 13,6V). De 4^e cel wordt dan overladen. De meetresultaten van het lab laten dit ook duidelijk zien. Dit kan al bij het eerste laden worden geconstateerd indien de totale accu spanning op 13V komt. Is er bij deze spanning al een cel die op 3,3V staat, dan is deze cel al bijna 'vol' en de capaciteit van de cel moet dan wel veel lager zijn in vergelijking met de anderen. In een dergelijk geval kan een balancer/limiter over deze ene cel uitkomst bieden. Kan de 'kleinste' cel om welke reden dan ook niet worden gevonden, dan kunnen ook 4 balancer/limiters worden ingezet (over elke cel één), maar waarschijnlijk zal er één of zullen er misschien twee echt werken.

De te bypassen stroom:
Bij het laden met een constante spanning (CV-laden) zal de laadstroom afnemen naarmate de cellen 'voller' raken. De balancer(s) hoeven niet de maximale laadstroom te bypassen omdat de laadstroom in het gebied van de 100% SOC niet meer zo hoog zal zijn. Bij een CV-lader wordt er maar een gering vermogen in de balancer/limiters gedissipeerd. Één tot twee Ampère als bypass stroom zal voldoende zijn, het in de balancer/limiter gedissipeerde vermogen is dan maximaal 3,4V x 2A = 6,8W. Bij 4 funcionerende balancer/limiters in een kleine accuruimte ga je dat merken in temperatuursverhoging van die kleine accuruimte.
Het zal bijna niet voorkomen dat alle 4 de balancer/limiters in een 12V installatie zullen werken (tenzij je laadt uit een ongeregelde bron zoals een zonnepaneel zonder regelaar of uit een alternator die op een te hoge spanning staat afgeregeld).



Bij het laden met een constante stroom (CC-laden) moet een balancer de gehele laadstroom langs de cel laten lopen. Een functionerende balancer gaat dan veel vermogen dissiperen. Een CC-lader van 10A vereist een balancer/limiter die ook die 10A kan bypassen. Per functionerende balancer/limiter moet dan 34W worden gedissipeerd. Bij een ongeregelde aanvoer uit een zonnepaneel van 100Wp wordt het gehele paneelvermogen gedissipeerd in de balancer/limiters (maximale dissipatie: 4 x 34W = 136W). Dat geeft beslist opwarming van de accuruimte.



Het laden met een CV-lader zal in alle gevallen minder 'zware' balancer/limiters vragen en minder vermogen dissiperen in de vorm van warmte in de accuruimte.
Het werken van een balancer/limiter betekent dat er laadenergie zal worden omgezet in warmte. Dit gebeurt alleen als een cel de 3,4V heeft bereikt. Zou de accu worden geladen met een spanning die boven de som van 3,4V per cel komt, dan zullen de balancer/limiters uiteindelijk allemaal het surplus aan energie dissiperen in de vorm van warmte en dan kan de temperatuur in de accuruimte flink oplopen. Jammer van de opgewekte energie.

De 'enkele cel lader'
Bij de inzet van één lader per cel bestaat dit probleem niet. De lader is begrensd op 3,4V en er gaat niet meer komen dan die 3,4V. Ongeacht de capaciteit van de cel, wordt elke cel 'vol' geladen. Is één cel vol, dan wordt de aangevoerde energie automatisch verdeeld over de andere 3 cellen (bij een 12V installatie) en krijgen deze cellen de beschikbare energie. Is er een tweede cel vol, dan gaat alle energie naar de 2 overgebleven cellen en wordt de laadstroom voor deze cellen hoger, tot uiteindelijk alle cellen op 3,4V staan en allemaal 'vol' zitten. Ongeacht de capaciteit van de cellen zullen zij allemaal op 100% SOC uitkomen.
Een voorwaarde voor dit functioneren is dat de lader bij het bereiken van de 3,4V geen stroom meer levert aan de cel met 3,4V klemspanning en dat de cel bij deze spanning ook geen stroom meer opneemt. Bij testen en meten in het laboratorium wordt vastgesteld dat er bij 100% SOC en 3,4V laadspanning 0mA aan stroomn loopt. Het loskoppelen van de cel gedurende de nacht laat de celspanning iets dalen. Het aansluiten van de lader geeft in korte tijd weer de 3,4V aan celspanning en de laadstroom wordt weer 0mA. LFP cellen lenen zich bij uitstek voor een CV-laadmethode in het gebied tussen 95 en 100% SOC.

Ic's voor een dergelijk laadsysteem
De kleinste en eenvoudigste chip is de LT8301 van Linear Technologies.



Voor geheugenbanken in computers worden converters gebruikt waarvan de uitgang op 3,3V wordt ingesteld.



Met wat aanpassing kan daar ook 3,4V van worden gemaakt. Dit zijn zogenaamde 'fly-back' converters. De ingangsspanning van dergelijke converters is niet erg kritisch, alles tussen de 3 en 36V is goed. Er worden voor deze converters speciale chips gemaakt die via de wederkerige zelfinductie van het transformatortje de secundaire spanning nauwkeurig op een bepaalde waarde kunnen houden.



In de eenvoudigste configuratie kan er 6W aan vermogen omgezet worden naar 3,4V bij ongeveer 1,2A. Dat is niet veel maar het is balancerend voor de accu in het bereik van 99 tot 100% SOC. Dit zonder energie verspilling door balancer/limiters die vermogen dissiperen om de celspanning gelijk te houden.
De secundaire wikkeling is galvanisch gescheiden van de voedingsspanning en galvanisch gescheiden van elkaar. Ze kunnen dus in serie worden geschakeld zonder elkaar te beïnvloeden. De vermogensopname is direct in relatie tot de vermogensafgifte, is een cel geladen, dan wordt er geen vermogen aan de secundaire wikkeling afgegeven en wordt er primair ook geen vermogen meer opgenomen. Het vermogen wordt dan herverdeeld over de converters waarvan de cel nog niet 'vol' zit en daardoor ontstaat balancering. Is de accubank 'vol', dan wordt er geen vermogen meer opgenomen.
De gelijkrichtdiode voorkomt dat er stroom uit de cel via de wikkeling terugloopt en de converters kunnen 'altijd' op de cel aangesloten blijven en ontladen de cel niet als ze buiten gebruik zijn. Dit in tegenstelling tot balancer/limiters die dat wel doen.



Vier keer 6W is niet veel om een boordaccu op te laden, maar past mooi voor een 'float' lading. 'Bulk' laden kan goed met een hogere spanning over de serieschakeling van cellen zolang de maximale spanning van 13,6V maar gegarandeerd blijft. Door de individuele celladers wordt de spanning per cel gelijk gehouden en is er balancering van de celspanning.
Voor 24V accubanken moet er al 50W aan de 8 converters worden toegevoerd voor maximaal functioneren.
Voor mijn 48V 100Ah accubank ga ik 16 converters nodig hebben en die vragen minimaal 100Wp aan zonnepaneel vermogen. Ik heb dan geen MPPT regelaar meer nodig want deze zit in elke chip min of meer ingebouwd. Dit komt naar voren in de mogelijkheid van de chip om in 'burst mode' en 'boundary mode' te kunnen werken en de schakelfrequentie aan te passen aan het aangeboden vermogen. Ik realiseer me dat ik nu veel forummers ben kwijtgeraakt in dit zeer technische verhaal.

De LT8302 kan 15 tot 20W verwerken en kan 60 tot 80W in een 12V accubank stoppen. Wie verder de mogelijkheden van deze cellader-chips wil bekijken: download de spec sheet via het internet.

Samenvattend: balanceren met een balancer/limiter kost energie in grotere of kleine mate. Cel laden kan maar met beperkte energie.
Maar het idee is te kopieren en met zwaardere fly-back converters uit te voeren. Het mooie is daarbij dat de ingangspanning in hoogte heel veel vrijheid geeft. Alle vreemde energieopwekkers kunnen aan de 4 (voor 12V), 8 (voor 24V) en 16 (voor 48V) converters worden aangesloten. Windmolens van 3 tot 30V? dat kan. Sleepgeneratoren van 6 tot 40V? dat kan. Alternators van 10 tot 16V? dat kan. Zonnepanelen van 22V tot 6V? dat kan. Walstroomladers van 5V tot 48V? dat kan! De cellen worden dan nooit verder dan 3,4V geladen en automatisch gebalanceerd. Op deze manier van celladen is de 'alles-etende acculader' ontstaan die uit diverse energiebronnen kan putten.
Dit betekent overigens niet dat er altijd voldoende energie aan boord zal zijn... Of dat het geval is, wordt bepaald door het verbruik.

fijne dagen...
Groeten, Peper.

Peper,

de testopstelling voor de warmwaterregelaars





Een test dingetje waar in uitgeprobeerd wordt welke waarden het minste stroom gebruiken en het besten regelen.

Verbruik van de regelaar is micro Amperes, ´t pompje ergens tussen 0,2 en 2 A,
Afhankelijk van het ingestelde vermogen.

De circulatiepompjes moeten op verschillende signalen starten.
Als eerste de zonnewarmte, maar wanneer motor of kachel warmte leveren moet dat ook in de boiler terecht komen.

Er kwam nogal eens rook uit een ic tje wanneer de motor of kachel warmte leverde.
En wanneer de rook eruit is doen ze het niet meer.

Het heeft best wel even geduurd voor ik ontdekte dat het IC de spanning op de gate van de Fet laag wilde houden terwijl de kachel/motor het signaal hoog gaf.
Dit ging ten koste van het IC.

Ik denk er nu de oplossing voor gevonden te hebben; twee diodes die beide een signaal naar de gate kunnen sturen, maar verhindern dat het IC grote stromen gaat afvoeren wanneer de kachel de pomp wil laten draaien.
het duurt enkele seconden voor de spanning op de gate wegvalt wanneer van geen van beide zijden het signaal stopt.

Dat maakt afstellen van heatpipes en convectie sensor lastig.
Nu is zichtbaar wanneer de zon warmer is dan de boiler.
Wanneer de rode led brandt is de zon warmer.
De groene geeft aan dat de pomp draait, ongeacht waarvandaan het signaal komt.
Het proefprintje heeft een week geknippert zonder dat er rook uitkwam

Nu een praktijkprintje gemaakt wat het werk moet gaan doen.
Laat ik ook even proefdraaien
Daarvan een foto in een volgende reactie, foto´s schijnen al snel te groot te zijn voor meerdere in één bericht.


Ook één foto wil niet lukken, daar moet ik nog maar eens naar gaan zoeken hoe dat te gaan doen.

Metingen aan 4 LiFePO₄ cellen VII

Cyclisch gebruik:
Dit verlengt de levensduur van vooral de NiCad en de NiMH accu's omdat dit het geheugen effect van deze accusoorten tegen gaat. Voor lood-zwavelzuur accu's is dit 'de dood in de pot' omdat het sulfateren van de platen wordt bevorderd. Voor de eerste generatie Li-ion cellen (LiCo cellen) werd dit ook aanbevolen omdat zij ook een geheugen effect kenden.
LFP cellen kennen geen geheugeneffect (of het moet in de testen met diep-ontlading door het laboratorium naar voren komen). Zij hoeven dus niet geheel te worden ontladen alvorens te worden geladen.
Cyclisch gebruik geeft 'auto balancing' in zowel het laden en ontladen (aangetoond in de laboratorium test). Dat zou op zich al wel levensduur verlengend kunnen zijn.
Overladen is slecht voor de levensduur van LFP cellen, zoveel is wel duidelijk. LFP cellen worden in gebruik niet warm, ook niet bij opladen en ontladen met 0,8c. Bij een laadspanning van meer dan 3,4V per cel in combinatie met een laadstroom van meer dan 10A worden 800Ah cellen warm. De laadstroom voor het warm worden zal wel een relatie hebben tot de capaciteit van de cellen, al was het maar dat een grotere capaciteit tevens een grotere accumassa betekent en dat er dan meer vermogen nodig is om deze massa in temperatuur te doen stijgen. De laadstroom speelt een cruciale rol in het warm worden van de cel, maar dit is alleen indien de celspanning boven de 3,4V komt. In de testen komt bij laden de spanning regelmatig boven de 3,4V maar er loopt dan maar een geringe stroom en de cellen worden niet merkbaar of meetbaar warmer. De spanning wordt dan wel hoger dan 3,4V. Deze 'overlading' met een lage laadstroom wordt door sommige fabrikanten aanbevolen als initiële lading. Dit is tegen alle logica in als het gaat om 'overladen'.
Is het warm worden van een LFP cel schadelijk? Dat is nog niet in cijfers aangetoond. De LFP cel gaat echt 'kapot' als het elektrolyt vergast door de hoge temperatuur en via een ontlastventiel naar buiten komt, maar dat is nog iets verder dan alleen 'warm'. In het geval van vergassen verdwijnt er elektrolyt uit de cel en dat is altijd schadelijk voor de levensduur.
Alleen een hoge spanning zonder dat er stroom loopt levert geen warmte op en kan niet leiden tot 'uitgassen' van de cel (I = 0, I² = 0 dan is I² x R x t ook 0 en wordt er geen elektrische energie omgezet in warmte).
Nu kun je jezelf afvragen of het handhaven van 3,4V per cel (zonder laadstroom!) nadelig is voor de levensduur van de cel. Er zijn publicaties over die dat aangeven, maar de parameter laadstroom is daarbij niet als variabele opgenomen. In het meetlaboratorium worden de cellen regelmatig met 1000mV boven de 3,4V geladen en dat levert geen merkbaar warmere cellen op. Het levert ook geen merkbare teruggang in capaciteit op, maar dit is op de korte termijn bezien en er kan geen uitspraak worden gedaan over wat dit op de langere termijn aan invloed heeft. Het blijft onzeker of het aanhouden van de maximale laadspanning van 3,4V per cel (zonder laadstroom) invloed heeft op de levensduur van de cel. Dat zullen we over 20 jaar testen weten. Als jullie het niet erg vinden ga ik daar niet op wachten.
Bij het opladen met 3,4V als laadspanning loopt er bij het bereiken van 3,4V als klemspanning geen stroom meer. Wordt de cel van de lader afgehaald (de laadstroom is dan met zekerheid 0), dan blijft de gemeten celspanning 3,4V. Wordt de cel de volgende dag weer op de 3,4V voedingsspanning aangesloten, dan loopt er een kleine laadstroom van ca 200mA die snel naar 0 gaat. Dit kan worden verklaard door zelfontlading, maar dan zou de laadstroom ook langer aanwezig moeten zijn. Omdat dit niet het geval is, kan dit alleen worden verklaard uit het herschikken en verder klusteren van de ladingsdragers op de anode.
De 'bewaarspanning' van LFP cellen is bepaald op 2,9V. Dit is de spanning waarbij de cellen de langste 'shelf life' hebben. Het is buiten kijf dat de cellen in de winter het best op deze spanning kunnen worden bewaard. Bij deze spanning zit er nog zo'n 25% van de nominale capaciteit in de cel opgeslagen.
De accu staat echter niet op de boot om te worden opgeslagen, maar om te worden gebruikt en net zo goed als we in het voorjaar de brandstoftank vol maken om de haven uit te varen en daarna terug te komen, zo willen we de service accu vol hebben als de boot weer in het water ligt. Gedurende het seizoen willen we maar één ding: 'kijkglas moet vol zijn' bij afvaart. Dit is voor LFP accu's niet nodig als je weet of er nog genoeg in de accu zit voor de komende vaart en het wordt alleen maar beter als er via een alternator, windmolen, sleepgenerator of schroefasgenerator en zonnepanelen tijdens de vaart kan worden bijgeladen.
Cyclisch gebruik betekent dat de accu wordt opgeladen tot 'vol' (3,4V celspanning) en dan wordt ontladen tot de spanning waarbij de langste shelf life is aangegeven (2,9V celspanning). Dat is allemaal mooi, maar er is geen garantie dat er op het moment van het bereiken van de 2,9V er ook energie voor het laden aanwezig is. Nu hoeft dit voor een zeiler met een verbrandingsmotor geen probleem te zijn, want de motor met alternator kan worden gestart om in elektrische energie te voorzien. Voor elektro-zeilers is dit niet het geval en zij moeten in hun energiemanagement aan boord rekening houden met een grotere reserve om 'donkere tijden' te overbruggen.

Flip de Switch
Flip de Switch is oorspronkelijk ontwikkeld om de LFP accu te laden uit een acculader voor lood-zwavelzuur accu's. De schakeling maakt het mogelijk met een hogere spanning dan de maximale laadspanning te laden. De actuele laadspanning wordt verlaagd door de spanningsval over de inwendige weerstand van de lader. Bij het bereiken van de maximale laadspanning wordt de laadstroom onderbroken zodat overladen wordt voorkomen. Een alternator voor een startaccu is vergelijkbaar met een lood-zwavelzuur acculader en bij het laden van een LFP accu via een diodebrug, zal Flip de Switch voorkomen dat de maximale laadspanning wordt overschreden.
De schakeling is gebaseerd op een bistabiele flipflop waarvan de stabiele toestanden afhankelijk zijn van de accuspanning. De eerste schakeling moest met de hand worden gereset om het laden weer te starten. Dit is te doen voor het laden met walstroom in de haven, maar is lastig als je op zee de aandacht nodig hebt voor de navigatie. De handmatige reset werd vervangen door een automatische reset die de laadstroom weer toelaat als de lage triggerdrempel wordt bereikt.



Dit geeft maximale cycling van de accu en geeft de accu alle kans te balanceren. Het betekent ook dat van de opgeslagen lading de laatste 30% als 'reserve' aanwezig is. Dit vinden sommigen te weinig, zij willen meer en langere autonomie en hebben daar de totale accucapaciteit voor nodig. Hiervoor is de lage trigger verstelbaar gemaakt zodat er minder cycling plaatsvindt en de reserve in de grootte van 70% van de accucapaciteit komt. De verstelling kan lineair zijn, maar ook met een schakelaar zodat omgeschakeld kan worden tussen 30% SOC als laagste 'enable charging' trigger en 85% SOC als hoogste 'enable charging' trigger.
Zou aanhoudend laden en op spanning houden van de accu inderdaad tot verkorting van de levensduur leiden, dan gaat dat om 30% van 6000 cycli en aan boord betekent dit dat verwachtte levensduur van de accu niet 60 jaar is, maar ca 40 jaar. Voor mij betekent 40 jaar levensduur dat bij het einde van de levensduur van de accu, ik definitief geen pijn meer in mijn tanden heb.

Wie lang wil doen met zijn dure investering, neemt het volgende in acht:
Laad de accu niet op boven de 3,4V celspanning. (Het is aangetoond dat dit de levensduur van de cel verkort. Het is aangetoond dat de onbalans in cellen de oorzaak is van de verkorting van de levensduur.)

Ontlaad de accu niet onder de 2,9V celspanning. (Het is niet aangetoond dat dit de levensduur van de cel verkort. Het is wel aangetoond dat dit onbalans veroorzaakt en dat is op zich aanleiding tot het verkorten van de levensduur.)

Bij het van boord gaan is de celspanning idealiter 2,9V (de bewaarspanning).

Bij het weer aan boord gaan geeft een celspanning van 3,4V de maximale energie inhoud van de accu (de maximale spanning van een accu met 100% SOC).

Zet de accu niet bij het verlaten van de boot aan een lader, ook niet als deze geschikt is voor LFP accu's. Schakel ook de toevoer van stroom uit de zonnepanelen af. Wil je de accu bij afvaart op 100% SOC hebben en kun je niet zo lang voor de afvaart op de boot aanwezig zijn om een lader aan te sluiten, dan zijn er hele leuke schakelaars voor het inschakelen van de lader, die via de telefoon kunnen worden geactiveerd.

Heb je geen zekerheid over de werkelijke capaciteit van de cellen in de accubank, gebruik dan balancer/limiters over alle cellen van de bank. Zij voorkomen een te hoge laadspanning per cel en daarmee het overladen van een cel. Heb je een duidelijke indicatie van een cel met een lagere capaciteit, dan is het goed over deze cel een balancer/limiter te plaatsen.

Balancer/limiters nemen heel beperkt vermogen op en ontladen de accu een klein beetje. Als er niet wordt geladen, hoeven er ook geen balancer/limiters aanwezig te zijn.

Maak je gebruik van individuele celladers om te balanceren, dan nemen zij geen vermogen op, maar werken ze als druppelladers. Door het geringe vermogen dat zij in een cel kunnen 'stoppen' en de strikt gelimiteerde laadspanning, zullen zij er heel lang over doen om een accubank vol te laden omdat de laadstroom ook beperkt is. Bij de afvaart heb je de accu's misschien niet 'vol', maar zeker boven de 30% SOC. Het leveren van energie door de alternator kan voldoende lading opleveren voor een dag varen (ervaring van een 'LFP accu zeiler').

Dit is tegen het idee de cellen beter zo lang mogelijk op hun 'bewaarspanning' moeten blijven. Het verschil is mogelijk of een accubank 40 of 60 jaar meegaat.

Groeten, Peper.

Peper, 3Noreen,

Heb alles wat ik over LFP heb kunnen lezen en leren nog eens goed overdacht.

Mijn uitgangspunt is het vervangen van lood door LFP zonder grote wijzigingen in gebruiksgedrag en in de geinstalleerde spullen.
Dan zou ik ook wel aandurven om bij anderen te plaatsen. vooral wanneer ik er een langere tijd het gedrag ervan kan controleren.
Alles zonder dat de gebruiker er iets aan hoeft te doen dan mogelijk een keer de generator starten.

Het lijkt in grote lijnen erg simpel, je gebruikt de "lege" bocht in de spanningslijn als minimum en de "volle" bocht als maximum
om de laadspanning te starten of te stoppen.
Dan lijkt een "gewone" 75/15 goed in te stellen te zijn voor het werk.

Maar na dat nog eens goed overdenken, met wat de discussie hier me geleerd heeft, verandert mijn mening toch iets.

Voor lange levensduur moet je wegblijven bij die knikken in de spannings grafiek.
Dat heeft tot gevolg dat er maar heel weinig spanningsverschil is dat de regelaar aanstuurt.
Na een tijdje goed op het voltmetertje gekeken te hebben, kun je daar goed de SOC vanaf lezen, maar niet makkelijk op regelen.
Het verbruik is (bij mij) nogal variabel, dit heeft een klein beetje invloed op de spanning direct op de accu polen, maar veel sterker
op het meetpunt van de 75/15.De laad en ontlaadstromen zullen de spanning op het meetpunt sterk beinvloeden, terwijl er eigenlijk niet echt
een grote wijziging direct op de polen plaats vindt.

Standaard zit een Voltmetertje direct op de accupool, een behoorlijk stabiele uitlezing, maar de uitgang van de regelaar meet veel grotere verschillen.
Er zouden dus sensdraden naar de accupolen naar de regelaar behoren te gaan, die geen stroom voeren, dan weet die ook de echte accuspanning.

Ik denk dat met deze gegevens, en wat 3Noreen ziet, die 0,4V verschil met float spanning vóór laden herbegint, en daar niet dagelijks aan toe komt, een 75/15 minder geschikt is dan ik eerst veronderstelde, heeft geen stroomloze meetdraden naar de accupolen.

Ook kom ik tot de overtuiging, dat wanneer de accu eenmaal vol is, er geen laadspanning meer op behoort te staan.
Dus ergens tussen 90 en 100% laden en dan de spanning er af. Geen Absorptie of float.
Dan verbruiken tot ergens nabij de 30% als minumum en dan weer gaan laden, die 30% mag ook een stuk hoger zijn, pakweg 70%,
Dan is er, in mijn geval 2 dagen reserve voor somber weer (momenteel draait mijn motor omdat het amper licht is geworden door de zware bewolking.)

Er komt nu een gedachte op om iets te maken dat een startsignaal zou kunnen geven dat elke ochtend moet worden begonnen met laden, door een lichtgevoelig weerstandje zodra er genoeg licht is.
Het omgekeerd van die lichtcel op het ankerlicht.
Dan zou die 75/15 het wèl kunnen regelen zodanig dat dagelijks de accu vol geladen wordt wanneer er niet al te zware bewolking is.

Wat zijn de meningen op deze zienswijze?

Ik zit er aan te denken een Open BMS op basis van een Arduino te maken.
De Arduino kan over het VE Direct Protocol de cycle van de Victron laders starten lijkt mij?
Daar is geen sensor voor nodig dat zou bijvoorbeeld op tijdklok basis kunnen.
Ook de BoatController en een Raspberry pi kan dat, extra voordeel er is mij verteld dat het Victron VE Direct Protocol al ondersteund wordt door Signal-K

Om het 5 volt verschil ook nog op te kunnen vangen zou je even een hogere spanning kunnen geven, dat doe ik hier ook als de zon te zwak is, en ik wil testen. Maar misschien wil Victron ook wel een zinnetje toevoegen.

@Saeftinghe:
Ik ken de Victron en zijn eigenaardigheden niet, ik heb gebruik gemaakt van een 100W boost converter om mijn 5kWh bank te laden. Met deze converter wordt de zonnepaneelspanning vanaf 9V tot 50V naar 55V 'opgepompt' en de hoeveelheid stroom die aan de accu wordt geleverd is dan afhankelijk van de accuspanning en de zon instraling. De laadstroom bij een 100Wp paneel is beperkt tot een maximum van 2A maar is de praktijk is 1A een gemiddelde gedurende een zonnige dag. Dit gaf mij als weekeindzeiler altijd voldoende energie om de haven in en uit te gaan en van de lagerwal weg te varen als dat zo eens uitkwam.

Uit de testen blijkt dat er bij laadspanning = accuspanning geen stroom loopt van de lader naar de cel. Indien er geen I is, is er ook geen I² en is de waarde van R niet relevant en de waarde van t is dan ook niet relevant. Er wordt dan geen energie meer in de cel gestopt en een temperatuursverhoging is dan ook niet meer mogelijk. Geen energie de cel in betekent ook dat er geen energie is die de cel kan kapot maken.
3Noreen is het hiermee helemaal niet eens! Dat weet ik. Hij gaat van hetzelfde uit als jij: Cel vol... laadspanningsloos maken en de ontlading inzetten. Iets wat Flip de Switch ook doet.
In tegenstelling tot NiCad, NiMH, en lood-zwavelzuur accu's mag je LFP accu's wel pendelen. Ze hebben geen geheugen effect en van 'tussendoor toch een beetje bijladen' gaan ze niet stuk. Sterker nog, bij welke SOC ook, als je van laden naar ontladen overgaat neemt met elke wisseling de onbalans af (gegevens uit het meetlab).
Bij het bereiken van 100% SOC maak ik de accu 'laadstroomloos' door U_in = U_klem. Geen spanningsverschil is ook geen stroom. Door de accu uit een spanningsbron te laden gebeurt dit automatisch. Heet dat dan 'Float' of is dat nu 'Absorbtie'? Ik ga die namen uit het lood-zwavelzuur tijdperk niet meer gebruiken voor LFP accu's, maar jij mag het noemen zoals je wilt.
Kunstgrepen zoals de Victron forceren te gaan laden zijn dan ook niet nodig. Als de buck-boost converter voldoende vermogen uit het paneel krijgt om de buffercondensatoren op de ingang te vullen met lading, start deze zelf een 'burst' (een pulstrein) om de ingestelde laadspanning op de uitgang te zetten. Is de accu leeg, dan zal deze al voordat de maximale laadspanning wordt bereikt alle lading uit de uitgangscondensatoren opnemen en omzetten in lading van de accu. De laadstroom zal zeker niet hoog zijn en wordt in 'pakketjes' geleverd, maar het is wel alle energie die er uit het zonnepaneel komt. Dat is beter dan maximal power point tracking, dat lijkt het meest op all power sucking, maar dat klinkt weer zo raar!

@Zeilprutser:
Ik wil helemaal geen BMS maken. Ik wil een laadautomaat maken, die levensduur van de LFP accu's optimaliseert. De laadautomaat kenmerkt zich door een zo gering mogelijk eigen gebruik en een zo groot mogelijk netto rendement waarbij de laadspanning en -stroom binnen de veilige grenzen blijven. Ik denk met Flip de Switch die laadautomaat te hebben gemaakt. Om dat dan een BMS te noemen... gaat me te ver.
Groeten, Peper.

Saeftinghe schreef :
Dat is wat ik van mail van Victron weet. Dat nieuwere software in de 75/15 dat doet.
Saeftinghe schreef :
De spanning mag terug naar een float/relaxt voltage ± 13,3V Dan "leef" je zolang de zon schijnt op zonnestroom.
Saeftinghe schreef :
Door s’nachts de hoofdschakelaar naar de regelaars even uit en aan te zetten worden de regelaars gereset. Dan heb je s'ochtens een nieuwe laadcyclus.
Als je toch de moeite neemt om met een arduino in het Victron VE Direct hex Protocol te duiken kun je natuurlijk de regelaar alles laten doen wat je wil. Maar dan zou ik behalve een spannings meting ook een Current Transducer zoals bijvoorbeeld een HASS 50 aan de Arduino koppelen. Dan op basis van een ontlading in Ah weer een nieuwe laadcyclus van de mppt regelaar(s) opstarten.

3Noreen en Peper,

Een heleboel belichtingen van de materie, ik moet dat alles maar eens goed afwegen hoe dat in te passen is.

Een kleine accu om mee te proberen en dan (verwacht ik) een grote in dat landhuisje over een paar jaarwanneer dat blijft groeien zoals afgelopen tijd.

Die laadautomaat, Flip-Switch, wat is de schakelbare stroomsterkte daarvan?
Zou die 60 tot 80 Ampere kunnen bedienen?

Ik ga zoeken in oudere berichten.
Internet valt nog al eens weg, zal wel een even duren.

Een korte vraag. Hoe komen jullie erbij dat 3,4 en 2,9/3,0 de uiterste waarden zijn voor veilig gebruik? Bijna alle limiters, balancers, bmsen etc gaan uit van 3,6(5) en 2,5V. (Ont)ladingscurves laten deze voltages ook zien.

Mijn ervaring is wel dat boven de 3,4 en onder de 3,0 het heel snel gaat. Daar zit maar een paar % lading. Wel geeft het een wat duidelijker beeld of de cel bijna vol of ontladen is.

Only Fools Rush in schreef :
Misschien een korte vraag maar wél een laaaaaang antwoord. Een flink deel van de 35 pagina's van deze draad gaat daar over.

Met monitoren van de afzonderlijke cellen ga ik zelf tot 3,5 volt per cel. Maar zorg er voor dat bij het bereiken van die waarde de spanning verlaagt wordt. Verder dan dat punt laden heeft nauwelijks zin en verkort de levensduur van de accu's hoogst waarschijnlijk.
Uit de grafiek van mijn eerste keer laden van mijn nieuwe cellen van 300Ah kun je ook aflezen dat boven de 3,5 volt er heel weinig ampère's/uur toegevoegd worden. Het zou dus schadelijk kunnen zijn en er valt niets te winnen door het wel te doen.

@Saeftinghe:
De Mosfet is in staat 74A te schakelen, nu hoef je de mosfet niet meteen tot het uiterste te gebruiken en van 50A zal de mosfet niet veel last hebben. 'Dicht' heeft de mosfet een weerstand van Mega Ohms en van de lekstroom bij 14V door die Mega Ohms, maak je nog geen vliegenpoepje warm.
'Open' heeft de mosfet een Rds_on van 20 milli Ohm. Bij 40A wordt er dan 40 x 40 x 0,02 = 32W in de mosfet gedissipeerd. Nou dat zijn dan 32 warme vliegenpoepjes. De Mosfet kan 200W aan en 32W valt daar echt wel binnen.
De Mosfet wordt gestuurd door een bistabiele multivibrator en staat dus open of dicht. In het traject van open naar dicht wordt het schakelvermogen gedissipeerd en dat kan kortstondig best 200W zijn. Het schakeltraject is korter dan 1msec en een koelvin op de mosfet is dubieus tenzij je kHz-en als schakelfrequentie hebt. Een schakelfrequentie van 25kHz bij een stroom van 40A zul je echt niet halen en is volgens WnW ook heel zielig voor de vleermuizen. Twee keer per uur schakelen van laden naar ontladen lijkt me al heel veel!

@3Noreen: Dank voor je lange uitleg, dat terwijl de lange posts veel meer mijn modus operandi zijn. Met deze plaatjes erbij mag het voor iedereen duidelijk zijn waarom jij voor mij de 'ongekroonde koning' van de cel monitoring bent.
Groeten, Peper.

Metingen aan 4 LiFePO₄ cellen VIII

LFP cellen en de Peukert factor:
De capaciteit van accu's in Ah wordt bepaald door de accu in 20 uur geheel te ontladen met een constante stroom. Dit geldt voor lood-zwavelzuur accu's. De Peukert factor is verschillend voor de soort lood-zwavelzuur accu. Deze varieert van 1,09 voor AGM accu's, 1,2 voor gel accu's naar 1,25-1,4 voor 'natte accu's'.
De ideale accu heeft een Peukert factor van 1. De Peukert factor is de mate waarin de accucapaciteit afhankelijk is van de hoogte van de ontlaadstroom. De Peukert factor is niet van toepassing op Li-ion accu's (Bron: Wikipedia).
Uit de metingen in het laboratorium is er bij diep ontladen en bij ontladen met een hoge stroom, geen aanwijzing gevonden dat de capaciteit bij een hoge stroom afneemt, ook niet bij de cellen met een capaciteit onder de nominale waarde. Ik weet het al een paar jaar, maar heb het niet met metingen vastgesteld, de LFP accu gedraagt zich als de ideale accu, zelfs al is de capaciteit onder de nominale waarde. Ik ga even een paar mensen boos maken: "de LFP accu is de ideale accu!"
Heb je een accumonitor voor lood-zwavelzuur accu's en wil je die gebruiken voor het monitoren van LFP-accu's, dan zul je de Peukert factor moeten instellen op '1' om de meest betrouwbare (of de minst onbetrouwbare) weergave van de accustatus te geven.

Monitoring:
Beter is het een coulomb-counter te gebruiken. Zolang het test laboratorium de testcellen niet naar 0 Coulomb heeft kunnen brengen, kan een 'coulomb teller' niet op het absolute nulpunt worden geijkt. In de meet- en regeltechniek wil men de analyse apparatuur op tenminste 2 punten controleren: 'Zero' en 'Gain'. Bij een zuurstofanalyser wordt het nulpunt vastgelegd door de sensor in 100% stikstof te houden en dan moet de analyser 0% aangeven. Daarna wordt de sensor in 100% zuurstof gebracht en de gain (digitaal of analoog) bijgeregeld tot de analyser 100% aangeeft. Zo hoort het eigenlijk.
Een relatieve ijking op de nominale capaciteit is wel mogelijk, de coulomb teller wordt bij een tot 13,6V opgeladen accu op de nominale capaciteit ingesteld. Er moet rekening worden gehouden dat er na een paar cycli weer opnieuw een ijking moet plaatsvinden en dat een echte 100% nauwkeurigheid nooit gehaald zal worden. Het is de vraag of dat ook noodzakelijk is...
Want er is iets in de praktijk dat ook de uitslag van de coulomb counter vernaggelt! Nagenoeg alle coulomb/Ah monitoren werken op basis van een meetshunt in de massakabel van de accu. Door die meetshunt loopt dezelfde stroom die door de serieschakeling van de cellen loopt. Zou je de stroomsterkte en stroomrichting (accu in of accu uit) kunnen bepalen en vermenigvuldigen met de tijd in seconden, dan heb je een coulomb counter gemaakt. Om dat dit wel een heel eenvoudig instrument is, hebben ze er nog wat gadgets aan toegevoegd zoals accuspanningsmeting en eventueel -bewaking en een leuke NMEA uitgang om het via het hele boordnet te laten zien. Nog mooier wordt het met een blauwtand, dan kun je overal aan boord op je smartphone zien hoe vol je accu is. "Peper, zit jij op je 24 voeter dan de hele tijd te kijken hoe vol je accu is?" 'Ben je belatafelt! Doutzen Kroes is een enthousiast zeilster en stel je voor dat je die niet op het water ziet langskomen omdat je naar je accuspanning zit te turen!'
Is je accubank uitgerust met balancers, dan wordt bij een volle cel de laadstroom door die balancers kortgesloten en het laadvermogen gedissipeerd in de balancer. De balansstroom loopt daarmee niet door de meetshunt en de lading die verloren gaat in de balancer, wordt niet verdisconteerd door de coulomb counter. Je coulomb counter geeft meer aan dan dat er aan lading in de accu zit.
Heb je een individuele cellader in gebruik om zo je accu te balanceren, dan loopt de laadstroom vanuit die cellader direct in de cel en passeert de meetshunt niet. De lading die door die laders aan het pakket wordt toegevoegd wordt niet door de coulomb counter geregistreerd. Je coulomb counter geeft minder aan dan dat er aan lading in de accu zit.
Bij gebruik van een coulomb counter per cel is de invloed van de balancer of de individuele cellader automatisch in de meting verdisconteert. Dan heb je ook mooi weer 4 metertjes erbij in de cockpit!
Zij die 4 (of 8 of 16) cellen met balancers of individuele celladers willen bewaken met 1 coulomb counter, moeten rekening houden met meer dan normale onnauwkeurigheid in de meting.
Er zijn andere mogelijkheden:
De celspanning in het gebied tussen 30 en 100% SOC van een LFP cel is zeer constant en loopt zeer regelmatig op tussen 3,0 en 3,4V. Hoewel de lineairiteit in dit traject wel niet perfect zal zijn, zal 3,1V heel dicht in de buurt komen van 45% SOC, 3,2V ongeveer overeenkomen met 60% SOC, 3,3V wel ongeveer 75% SOC zal zijn en 3,4V echt 100% SOC is. Komt de spanning boven de 3,4V per cel, dan zou er een overlaad alarm getriggerd kunnen worden. Dit alarm zal alleen afgaan als er uit een bron wordt geladen die niet de maximale laadspanning respecteert. Bij 3V per cel zou een soort aanduiding van 'reservestand' kunnen knipperen. Wordt de 2,6V gehaald dan zou een pieper een dermate irritant geluid moeten maken dat je van pure ellende de verbruikers gaat uitschakelen. Je kunt ook automatisch de hele accu uit het circuit halen, maar hoe zendt je dan je 'PAN PAN' melding uit?



Voor een eenvoudige monitor kun je een 5V draaispoelmeter gebruiken waarbij je de eerste 10V onderdrukt en tussen 10 en 15V gebruikt om van een 12V accubank de SOC in real time weer te geven.



Je kunt ook een 4 voudige opamp gebruiken om 5 ledjes aan te sturen voor vol, 3/4, halfvol, 1/4 en reserve weer te geven. Giet een dergelijke schakeling in epoxy en het is waterproof.



Er is ook een kant en klaar IC dat 10 ledjes kan aansturen in de vorm van een thermometer en daarmee kan het gebied tussen 3,0V en 3,4V in 10 stappen worden verdeeld. Dat geeft een SOC meter met een redelijk hoge resolutie. Het ledje voor 'vol' kan tevens een overlaadalarm triggeren en het ledje voor 'reserve' kan een 'zuinig aan' alarm triggeren.



Niet erg chique, maar wel heel effectief in het gebied waar het om gaat en wie weet is het wel nauwkeuriger dan een coulomb counter die door balancer/limiters en single cell chargers voor de gek wordt gehouden.

Dan is er nog de cel(len) monitor van 'It Paradyske' met een veel gebruikte bus in de watersport. Ook mooi, maar niet boos op me worden als Doutzen Kroes je dan ongemerkt voorbij vaart!

Groeten, Peper

Peper schreef : Daar ben ik het in ieder geval mee eens!

Het is maar hoe je het noemt maar ok er is geen Peukert effect maar wel een condensator effect! (zo noem ik het en ik hoor er verder niemand over?)
Ben toevallig nu een 40ah LFP accu (4 cellen) aan het opladen met labvoeding icm de MPPT 75/15 ik laad hem op met 75 watt ik heb absorption en float op 13.6 staan nu zie je dat hij al vrij snel (14 minuten(hij was niet leeg 13.47 volt))"vol" was (hij stopte met bulk bij 13.59) en is 60 minuten in absorption stand gegaan op 57 watt. Het voltage staat stond toen op 13.58 volt.
Als ik de laadspanning liet zakken naar 10watt dan zakte het voltage meteen naar 13,47 volt.
Nu staat hij 5 minuten in Float voltage 13.59 volt 55 watt
Je moet voor een goede nulmeting dus de accu in rust hebben, dat is in de praktijk erg lastig.

Goh, ik dacht dat er wel mensen boos zouden worden. Dat valt dus nogal mee.

Ik vind wel dat je het laden nodeloos moeilijk maakt met al die toestanden zoals 'float' en 'Adsorbtion'. Gewoon met CV laden tot 13,59V en klaar. Duurt misschien wel wat langer, maar is 'Fire and forget'. Met als uitzondering op de regel als je een grote onbalans in celcapaciteit zou hebben.

De beste wensen voor het nieuwe jaar!
Groeten, Peper.

Peper schreef : Maar gelukkig houd jij het wel erg simpel in je verslagen, maar de term adsorbtion zal denk ik het zelfde betekenen als absorption?

Het CV laden is precies wat er nu gebeurt! Maar dan met de instellingen die mogelijk zijn in het blauwe kastje.
Maar hoe bepalen we nu een nul of vol punt? Hier op de werkbank geen probleem, maar voor een leek op de boot?

Zeilprutser schreef :
Eerder in dit draadje heb ik geattendeerd op het verschijnsel dat deze accu's een impedantie hebben die groter is dan de nominale inwendige gelijkstroom weerstand. Mogelijk ook een maat van zelfinductie.

Zeilprutser schreef :
grafiekje, doe er je voordeel mee Aanvullende info mijn lab voeding kan niet meer dan 12 A hoesten.

@Zeilprutser:
Nu ben ik erg verkouben en dan kan ik adsorbtion niet goed uidspreke.

Vol is 13,6V (4 x 3,4V) en bij CV laden met 13,6V kom je daar in het punt 'oneindig'. dat duurt dan wel heel lang maar je mag de cellen pendelen en die ene % SOC kun je er ook morgen wel bijladen.

Dus... op de boot zet je Flip de Switch op 13,6V en als dit wordt bereikt door de toevoer vanuit de alternator gaat de flip naar flop en wordt er niet meer geladen. Zou er tijdens het laden worden verbruikt (en dat zal op een boot beslist wel het geval zijn) dan duurt het langer voordat de 13,6V wordt bereikt en blijft Flip in de flip-stand staan en wordt flop uitgesteld tot de 13,6V is bereikt.

Float gebruik ik alleen voor mijn boot als in 'keep her floating' en absorberen doet een zeem en adsorberen doet de actieve kool in de geurvreters in mijn schoenen. Mijn accu's worden geladen of ontladen. Moeilijker dan dat hoeft het niet te zijn.

Groeten, Peper.