Onderwerp: Efficient LFP accu's laden met alternator

Voor mij heeft een LFP accu alleen nut als ik die rechtstreeks kan laden met de belangrijkste stroombron op de boot, de alternator en ook in kortere tijd dan lood-zuur accu's. Dure oplossingen met DC-DC converters sparen weliswaar de alternator en accu's, maar door de lage laadstroom is laden niet optimaal en duurt vele uren. Bij gemis aan andere stroombronnen wanneer geankerd voor enkele dagen in slecht weer zonder zon wil ik niet uren lang de motor hoeven te draaien.

Er zijn diverse simpele methodes om veilig LFP accu's te kunnen laden, maar aan regelen van de veldstroom van de alternator ontkom je vrijwel niet, of dat nou heel simpel handmatig met rheostat of in serie geschakelde vaste weerstanden gebeurt, of met een intelligente regulator. Ook ontkom je niet aan thermische beveiliging en cutoff bij behalen van het vereiste maximale accu voltage, zoals ook in de diverse draadjes op het ZF uitgebreid is besproken. Als je een automatische alternator regulator wilt dan zul je ook de laadstroom moeten meten. Het moet dus een constant current regulator zijn, oftewel een regulator met stroombegrenzing.

In feite zijn de eisen die aan een dergelijke lader gesteld worden minder dan aan conventionele laders, omdat het laadproces eenvoudiger is. Toch heb ik niets kunnen vinden voor een realistiche prijs. Wel bestaande laad regelaars met speciale settings voor LFP, zoals Balmar, maar niet echt specifiek voor LFP en ook weer duur.
Dus toen maar besloten om zelf wat te bakken. Is nog leuk ook. Ik ben inmiddels al aardig daarmee gevorderd.

Testen doe ik met mijn reserve alternator voor de boot. Deze aangesloten op een 1.5HP electromotor met variable toeren regeling. Ik heb nog geen LFP accu, maar ik kan veel simuleren. Pas als dit projekt volledig rond is ga ik pas denken aan een accu bestellen. Dan pas de proof of the pudding.. Ik heb daarmee geen haast.
Het plan is om ook de motor te kunnen starten met de LFP accu, wel met behoud van het geheel gescheiden electrisch circuit voor de motor. De huidige marine start accu hou ik als reserve accu aan boord, voor zowel motor als beperkte gebruikers. Deze wordt op spanning gehouden door een zelfgemaakte buck boost lader.

Hardware en sensors:
AVR Atmega MCU
100A/50mV shunt
current sense amplifier (Opamp) voor shunt op ADC port
Alternator temperatuur sensor op ADC port
Volt sensor wires voor laadstroom en field stroom (via V-dividers op ADC ports)
RPM sensor voor Alternator
Mosfet
LCD voor weergave van Amps, Volts, Alt RPM. Field V
Alles in ABS IP67 behuizing

Instellingen menu via seriele port voor:
Max Amps (default 45A)
Max Volts (default 13.6V)
Max Temp (default 95C)
Delay voor herstarten na max spanning stop (default 15 min).
Delay voor herstarten na max temperatuur stop (default 15 min).

Beknopte beschrijving:

De software genereert PWM signaal op een GPIO port (0/5V output naar Mosfet). Altijd soft start met begin van 10% duty cycle (pulse width), langzaam opvoerend terwijl current sense wordt gemonitored tot Max Amps is bereikt. Bij wijzigen van de RPM kan de alternator meer of minder stroom gaan leveren, de pulse width wordt dan dynamisch aangepast.
Natuurlijk ook constant monitoren van spanning. Bij bereiken van Max Volts stopt het PWM signaal met 0V op de MCU port, zodat de Mosfet gate dichtblijft en er geen veldstroom meer loopt, dus geen apart relais nodig.
Hetzelfde bij bereiken van Max Temp.
Bij juiste keuze van Max Amp, zal Max Temp niet gauw bereikt worden, is dus eigenlijk alleen beveiliging.

Veel van de software is recycled van andere projekten, dus ik ben niet van scratch begonnen. Handig bij dit alles is naast het LCD ook de seriele output van XDR NMEA zinnen met alle sensor waardes, zodat achteraf het verloop van het laadproces kan worden bestudeerd

W

Het grappige is dat ik geeneens een alternator meer aan boord heb. Die kan dus niet overbelast of te heet worden.
Zo heeft een ieder zijn eigen maniertjes..

Overigens denk ik wel dat jij in je kastje ook wel wat warmte issues gaat krijgen. Laadstroom pwm regelen tot 45 Ampere is nogal wat hoor. Daar een FET vooral warm wordt door het schakelen. wordt een FET te heet dan wil hij zichzelf opblazen. (hogere Ron)

roozeboos schreef :
Daar heb je gelijk in, maar veldstroom is maar zeer beperkt en als het nodig blijkt dan zijn er altijd nog heatsinks en ventilatortjes. De tijd zal het leren.

Oh, ik lees je commentaar nog eens over en jij denkt blijkbaar dat de FET voor de laadstroom is. No Sir, alleen de veldstroom van een paar amperes.

37south schreef :
Ga je nu de veldstroom of de rotor stroom regelen ?

3Noreen schreef :
Veldstroom natuurlijk, is hetzelfde als rotorstroom. Is mijn verhaal zo onduidelijk?

37south schreef :
Gezien de opmerking van Roozeboos zou je die conclusie kunnen trekken. 45A door de rotor is niet erg waarschijnlijk toch ? Dus komt de opmerking van Roozeboos voort uit het idee dat je de stator stroom direct wilt regelen. Niet indirect d.m.v. de rotor bekrachtiging.

3Noreen schreef :
Als je je conclusie trekt uit een onjuiste opmerking, ja. Beter toch om mijn verhaaltje zelf even te lezen?