Onderwerp: Li-ion accu opslag met geïntegreerde balancers

Die Anderson stekers had ik al liggen en ik liet ze de klant zien... 'Nee, die dingen zijn me veel te grof, dat wil ik niet. Kun je er niet gewoon een boutje met een vleugelmoer op zetten?' 'Ja dat kan wel maar weet je zeker dat je je dan niet vergist in de polariteit?' 'Nou, maak je daar maar geen zorgen over, ik ben niet gek!'
Tja, het is de klant en dus krijgt de klant het zoals deze het wil. Net zoals de klant geen zekering wilde. De klant krijgt dan ook te horen dat alle schade die hij met deze accu veroorzaakt voor zijn rekening is! Dat vond hij geen probleem.

Het accuutje kan ook werken als starthulp en als lichtaccu in de caravan. Dat is geen onbedoeld gebruik. Alleen het laden moet via de SMPS plaatsvinden. In dat geval hoeft er ook niet te worden gemonitoord. Als het accuutje leeg raakt, draait de EBBM niet meer, gaat het licht in de caravan uit, start de auto niet etc. Dan moet deze worden opgeladen.

LFP accu's gaan in een test niet kapot als je ze helemaal ontlaadt (tot 40mV per cel). Ze vragen dan wel een aparte 'opstart' behandeling, maar geven geen capaciteitsverlies. 'Low voltage' monitoring mag wel, maar is niet strikt noodzakelijk.
Overladen is een veel groter bezwaar! Door de nauwkeurige afregeling van de SMPS op 13,5V kan de accu niet worden overladen indien de cellen worden gematched op capaciteit. Dat is bij deze cellen gedaan. De accu mag alleen via de SMPS worden geladen!

Als het om spanningsmonitoring gaat:

8 cel monitoren voor een 24V accu.
Ik zou er 4 in het dekseltje kunnen maken. Is niet veel duurder dan €10. Als het accuutje in de bakskist staat ziet niemand die metertjes... Niet erg zinvol.

Nu niet aankomen met: 'de accu's van mijn cordless boormachine kunnen daar anders niet tegen!' Dat kan zijn, maar dat zijn dan ook geen LFP accu's. Appels en peren.

Groeten, Peper.

Peper schreef :
Voor de gemiddelde lezer die niet het hele draadje leest wil ik benadrukken dat deze stelling hierboven in het rood in een experimenteel stadium is.

Vorderingen... of gewoon een nieuwtje.

Drop in replacement van lood-zwavelzuur tractie accu's door LFP cellen:



24V accubank van 8 LFP cellen van 330Ah in een hoogwerker. Zij vervangen 4 6V gelaccu's van 180Ah. Hiermee wordt de actietijd van de hoogwerker ruim verdubbeld. Door de SMPS Constant Voltage lader is er sprake van 'drop in replacement'. De hoogwerker had nooit een eigen lader.



48V accubank van 16 LFP cellen van 330Ah voor een elektrokar. Ze vervangen een lood-zwavelzuur accubank met een capaciteit van 250Ah. Hiermee wordt de effectieve actieradius van de elektrokar verdubbeld. De elektrokar heeft een ingebouwde lader en deze wordt vervangen door eveneens een SMPS Constant Voltage charger en er is daarmee weer sprake van 'drop in replacement'.

Groeten, Peper.

PS: er staat een A3 foto tussen de 2 delen van de accubank. Hier is de accubank te zien die gaat worden vervangen.

Een kleine UPS met 4 LiFePO₄ cellen van 8Ah.

De eerste accu op mijn boot was een 70Ah loodzwavelzuur startaccu. Die werd met een 36Wp zonnepaneeltje en een PWM regelaartje op 13,8V gehouden. De accu verzorgde de marifoonontvanger en de kajuitverlichting met de waterpomp. Ik had een ankerlicht en dat was het. De accu was nooit leeg, maar voor de extra zekerheid had ik 4 LFP cellen in een doosje aan boord om de marifoonontvanger op aan te sluiten als de accu onverhoopt toch eens leeg zou zijn. Ik heb ze één keer gebruikt toen de accu thuis aan de lader stond. De marifoonontvanger was toen direct op het zonnepaneel aangesloten en dat gaf 'amplitude modulatie' van de geluidssterkte naar gelang van de zon-instraling op het zonnepaneel. Met de LFP accu's ertussen was dat weg, de kleine accu werkte als een 'spanningsstabilisator'.

Heb je een LFP accubank van 5kWh aan boord voor de ebbm, dan speelt dit niet zo. De boordspanning blijft dan lange tijd binnen de grenzen voor het goed functioneren van de apparatuur en je moet nogal wat doen om 5kWh op te maken. Heb je een verbrandingsmotor aan boord dan heb je een kleinere serviceaccu en die kan wel leeg.
Voor veel plezierjachten wordt aangegeven dat de marifoon op de startaccu moet worden aangesloten, zodat bij een lege service accu de marifoon toch kan worden gebruikt vanuit de startaccu. De schippers met een bbm die wordt gestart door 'een laffe ruk' aan een touwtje, hebben geen startaccu en deze kan niet als back-up worden gebruikt. In zo'n geval kan een kleine accu, die alleen voor kritische apparaten wordt gebruikt, een uitkomst zijn.
Verlaat je het terrein van 'een klomp met een zeiltje' en ga je echt varen op een gas of olie tanker, dan zijn de Solas richtlijnen van toepassing en deze schrijven voor dat je een onafhankelijke energievoorziening hebt voor de kritische apparatuur, dat wil zeggen een accu met een aparte generator om de accu te laden. Dat is op een zeiljachtje wel erg ambitieus... Toch is het niet vreemd of gek om ook op een zeiljachtje een back-up te hebben voor de marifoon en AIS. Temeer omdat een serviceaccu niet eindeloos groot kan zijn.
Op de meet in februari werd door één van de aanwezigen mij zoiets gevraagd, wellicht ook iets voor hen die een loodzwavelzuur accu gebruiken die 'op z'n eindje loopt'.

Dan belt een forumlid met een vraag of het iets is om van een oude Li-ion fietsaccu een backup te maken. Het gaat dan niet om LFP cellen, maar om LCM cellen. Dat is een week nadat een opslag van die LCM cellen in Nunspeet in vlammen op is gegaan en bijna niet te blussen blijkt. Ik raad hem het gebruik van die cellen af omdat er sprake is van gebleken brandgevaar. Voor mij is dit de aanzet om de 4 LFP cellen 'op te duiken' en een backup in elkaar te zetten.



Dit wordt de laatste keer dat ik limiters over een cel ga zetten. De limiters die ik gebruik bestaan uit 5W zenerdiodes die doorlaten bij 3,6V. Dat is de nominale spanning, maar de tolerantie voor de zenerspanning verloopt van 3,3V tot 3,8V. Door een grote partij te bestellen (50 stks) kan ik de zeners van 3,4V door meting er uit selecteren. De maximale stroom door de zeners is ruim 1A en als ik deze stroom door 2 in serie geschakelde silicium diodes laat lopen ontstaat er een spanningsval van 2,5V over die diodes. Stel dat de wisselstroomdynamo 14,5V opwekt, dan houdt ik 12V als laadspanning over en bij een volle accu (13,6V) loopt er dan maar een hele kleine stroom om te laden. Zou de marifoon aanstaan, dan neemt die alle stroom op en wordt er niet geladen. Voorwaarde is dat er wel altijd een kleine belasting aanwezig is. Het gebruik als marifoon back-up voldoet aan die voorwaarde. De lader moet worden uitgeschakeld als de marifoon wordt uitgezet.
Is er niemand aan boord en het boordnet is uitgeschakeld, dan is de back-up spanningsloos en kunnen de cellen niet worden overladen. Overigens, wordt de marifoon aangezet zonder dat het boordnet is ingeschakeld, dan werkt de marifoon wel, net zolang tot de cellen leeg zijn. Komt ondertussen het boordnet weer 'up', dan levert dit de laadstroom voor de cellen en de gebruiksstroom voor de marifoon. Het is net een UPS!

Een net en fantasieloos kastje met daarin de cellen is alles wat er nodig is. In het deksel is een kleine accumonitor aangebracht. Deze geeft in procent de SOC van de accu weer (dat werkt niet goed als deze door het boordnet wordt geladen, dan meet je de SOC van de service accu) en kan ook de temperatuur weergeven. Het 'minimonitorretje' kan worden geprogrammeerd voor 12, 24, 36, 48 en 60V systemen en de drempel voor het 'low bat voltage' alarm is instelbaar en ook het 'high bat voltage' is instelbaar. NEE, er is geen auditieve alarmering, je moet dus wel uit je doppen kijken!



Nou, niet echt Solas conform, maar wel conform aan "de 'Il Cigno' protocollering voor 12VDC aansluitingen" met een ISO contactdoos (Hella stopcontact). De input is via een 'sigarettenaansteker' stekker zodat ik het ding kan uitproberen in de auto. En dan niet die stekker gebruiken die aan m'n 30W soldeerbout zit, maar een goede, zoals die van Hella met contacten rondom. Die worden minder snel warm. Met m'n soldeerbout heb ik zo een portable soldeerstation dat zevend van het net is... Heb ik dat nodig? Nee, maar het is wel effe handig als je op de boot iets wilt solderen.

8Ah is niet veel, maar voor een marifoon van 50W bij gebruik van de PTT knop, kun je meer dan een uur doorlopend zenden nadat de service accu onder water is komen te staan.
Voor vervolg systemen ga ik de 'alles etende lader' gebruiken en ook iets meer capaciteit, bijvoorbeeld 12Ah. Dan kan er ook nog een led 'handstakellicht' worden aangesloten om aan te geven waar 'de boot in moeilijkheden' is. Bij gebruik op groter water zal er nog meer capaciteit worden ingezet, zodat het gaat lijken op een eigen aparte energiervoorziening. Dat zal voor een 'dagje IJsselmeer' niet nodig zijn, maar kan goed uitkomen voor 'een rondje Noordzee' of nog verder.
Het kastje is een universeel installatie kastje en die heb je in veel maten. Ik verwacht dat er ook wel een zal zijn voor 20 of 30Ah aan LFP accu capaciteit.

Groeten, Peper.

Kwam dit tegen; arduinoalternatorregulator.blogspot.com
Ding wordt voor monitoring en als regulator voor dynamo ingezet.

Sunday schreef :
Het apparaat van de toekomst: zeker gezien de datum: vrijdag 8 mei 2020

Sunday schreef :
Lees mijn post op 3 januari 2018 nr 904036
Ik gebruik deze regelaar al een aantal jaren. Werkt super voor elk type accu. Omdat deze regelaar niet alleen voltage als meetpunt gebruik maar ook amps, zijn de instellingen zeer uitgebreid.

Als je van plan bent er een aan te schaffen en ze zijn via jouw link niet meer te bestellen, stuur me dan een pm. Ik heb er nog liggen.

Peper schreef :
Zo'n paneeltje met voltmeters zou ik ook wel willen. Waar vind je zulke meters?

AliExpress, ongeveer €1,53 per stuk. Ik raad je aan ze netjes achter polycarbonaat (plexiglas) te zetten, in Suriname hebben ze een korte levensduur, tenzij je ze in beton giet!

www.aliexpress.com/item/ALLSOM...ba-9a35-451b3ceba43c

Zijn niet nodig bij een individuele cellader, maar ik gebruik ze bij de test om direct een overzicht te hebben van de celspanningen.

Groeten, Peper.

Let dan wel nog even op de onzekerheid van de meting.

Die in de ali link claimen 1% +- 1 digit. Oftwel, twee cellen, beide exact op 3.40 volt, kan de ene meter 3.35 V aangeven en de andere 3.44 V. Dan zou je zo maar foute conclusies kunnen trekken.

Maar voor pakmbeet anderhalve euro per stuk een prima indicatie natuurlijk.

Lustrum
Van de individuele cellader voor LFP cellen
Groeten, Peper

Mooi stuk Han, vooral dat stukje over het initieel laden bevatte nog wat nieuws voor mij.

Nog wel een opmerking:
Zolang je alle tijd hebt om naar de eindspanning van 3.4V te gaan, heb je geen onbalans. Is de energietoevoer echter beperkt, en/of pendel je tussen bijna leeg en 70% (ideale bewaar SOC, volgens velen) dan loop je bij kleine verschillen van de maximale uitgangsstromen in de DC/DC omvormers al snel wat onbalans op.
Bij dit systeem is het dus belangrijk met een zekere regelmaat even helemaal alles te toppen.

Vier weken met de elektrieke aandrijving naar Engeland geweest, heerlijk!

[quote="It Paradyske" post=1412971Vier weken met de elektrieke aandrijving naar Engeland geweest, heerlijk![/quote]

Misschien leuk om daar eens wat over te schrijven?
Aanraders en afraders, gevonden faciliteiten etc. (gasflessen!). Hoeft niet direct een lyrische beschrijving van de schoonheid der EastCoast Rivers te worden, maar misschien interessant voor hen die anders 1 keer per jaar naar Lowestoft (niet direct de meest inspirerende bestemming aan de oostkust) zeilen en dan twee dagen later meteen weer terug gaan.

De heer D. Winter nog gesproken? Of zit die inmiddels weer in Schotland met z'n Fisher?

Wadloper schreef :
Misschien leuk om daar eens wat over te schrijven?
[/quote]

Komt misschien nog
Nee, Dylan was net onderweg toen. Dus we zijn de Deben ook maar geen eens op gegaan.

@it Paradyske:
Één ding is opvallend bij laden via de DC/DC converters: De laadstroom is afhankelijk van de SOC van de cel. Is deze hoog, dan is de celspanning ook hoog en wordt de laadstroom laag en bij een spanning van 3,4V zelfs nul. Is er een onbalans tussen de cellen, dan wordt de laadstroom afhankelijk van de individuele celspanning. Het vermogen aan de ingang van de 4 cellen is de som van het vermogen dat de converters aan de cellen leveren. De verdeling van de celspanning door onbalans levert daardoor meteen een verdeling van de laadstroom waarbij de cel met de laagste spanning (en de laagste SOC) de hoogste laadstroom krijgt en dus ook balanceert voordat de eindspanning van 3.4V van de converters is bereikt. Ik geloof dat dit 'dynamic balancing' wordt genoemd. Het zorgt ervoor dat je dus niet hoeft te laden tot 3,4V celspanning om toch te balanceren. Het laden tot 3,4V per cel wordt ook wel 'top balancing' genoemd.
Proeven met een jaar lang aansluiten op de lader en af en toe ontladen met een 12V 30W Ersa soldeerbout, leverde binnen een uur herstel van de cel balans op (5A DC/DC converters). Pas als de spanning op de 'ingang' van de converters door terugvallende energie toevoer onder de 9V komt, (schaduw op het zonnepaneel) stoppen de converters geheel met laden. Zodra de 10V op de ingang verschijnt gaat er weer laadstroom lopen als de cel spanning onder de 3,4V is gekomen. Kortom, fit and forget.
Dit werkt nu al 5 jaar...
De accu opslaan bij een SOC van 70% krijg je bij 'loodaccu' gebruikers er niet 'in geramd'... "als ik in de marina kom, trek ik de laadkabel eruit en wil ik meteen weg en niet eerst wachten tot m'n accu vol is! Ik wil wel meteen varen!" Tja, helaas.
Groeten, Peper.

It Paradyske schreef :
Komt misschien nog
Nee, Dylan was net onderweg toen. Dus we zijn de Deben ook maar geen eens op gegaan.[/quote]

Keep turning left!

Only Fools Rush in schreef :
Zo lang is mijn vakantie niet...

zie je nog verschillen tussen eind voltage op cel niveau tov de hoogte vd laadstroom ?

bij gelijke akku capaciteit denk ik namelijk een (groot) verschil te zien tussen 0.05C-0.1C laden en 0.5C laden. waarbij laden met 0.05-0.1C idd de akku 'vol' is bij bereiken van 3.4-3.45v op cel niveau maar bij gebruik van hogere laadstroom , tussen 0.1 en 0.5C de spanning veel sneller oploopt en de akku pas 'vol' is bij 3.5-3.55v

@ReneK:
De eindspanning is niet afhankelijk van de laadstroom. De eindspanning wordt bepaald door de laders. Die spanning is vast ingesteld door de trimweerstand van de laders. Het 'laatste stukje' lading tot 100% SOC is eigenlijk afhankelijk van de cel temperatuur. Het is de cel temperatuur die bepaalt wat de spanning bij 100% SOC is.
De eind-laadspanning op de converters ligt rond 3,437V. Per lader is het verschil hooguit 5 mV (open klemspanning). Met de cel aangesloten en de laadspanning = de celspanning loopt er geen stroom.
Je geeft aan dat de laadregeling bij jou verloopt op basis van de laadstroom, dat is gebruikelijk bij accu's laden. Met de converter cellader verloopt het laden op basis van de celspanning. Dat is makkelijker balanceren en de begrenzing van het laden van de cel is daarmee vastgelegd op de celspanning. Van een afstand schat ik in dat jouw cellen iets warm worden bij laden en zo een hogere spanning krijgen. Alle soorten Li-ion accu's zijn gevoelig voor de temperatuur. Dit is het 'verdediging mechanisme' van de accu tegen overladen. Een laadstroom bij een celspanning boven de 3,45V voegt geen lading meer toe aan de cel, maar wordt omgezet in warmte. Door de temperatuur toename neemt dan de spanning toe en wordt de laadstroom lager. Vergelijkbaar met koorts bij zoogdieren (de infectie wordt bestreden door de temperatuur verhoging). Grotere laadstroom = hogere temperatuur = hogere celspanning (= meer Lithium plating).
Groeten, Peper

Hij blijft medicus

ReneK schreef :
Je kunt het een en ander opmaken met behulp van deze grafiek afkomstig uit de fabrieks specificatie van mijn cellen.

3Noreen: dank voor je laadcurves.
De temperatuur is 'normal' en wordt niet weergegeven helaas. Je kunt dus niet zien of de 0,5CA lijn zo laag is omdat de cel niet warm is geworden door de beperkte laadstroom terwijl de hogere spanning bij 1CA, 2CA en 3CA veroorzaakt kan zijn door een hogere temperatuur door een hogere laadstroom. Het direct na het laden een hogere temperatuur hebben en daardoor een hogere spanning hebben van accu's is een bekend fenomeen dat bij bijna alle accu's voorkomt. Loodzwavelzuur accu's moest je eerst een uur 'laten rusten' (lees afkoelen) voordat je een betrouwbare spanning kon meten.
Het is niet duidelijk of de toevoeging van Yttrium van grote invloed is. (als je het aan Winston / Thundersky vraagt is dat natuurlijk wel zo!)
Groeten, Peper.

temperatuur grafiek. Vooral interessant tussen 25 en 55 graden.

Peper schreef :

Een LiFEPO4 accu heeft een zeer lage inwendige weerstand. De energie die omgezet wordt in warmte is I²R. R is hier kleiner dan 0,3mΩ. Dus bij een laadstroom van 100A ontstaat er 3 watt aan warmte ontwikkeling. Daar ga je in praktijk niets van terugvinden aan temperatuursverhoging.

3Noreen schreef :
Da's een verhoging van 3 graden per uur in een geïsoleerd blok lithium ...