Onderwerp: Li-ion accu opslag met geïntegreerde balancers

je zal ze toch moeten isoleren van mekaar. vanuit netspanning kan dat eenvoudig. maar niet vanuit je diesel.

WADnWIND schreef :
Sorry Jugo, maar da's overkill en extra rendementsverlies.

roozeboos schreef :
Ja, helemaal gelijk, maar ik dacht even aan een 230V situatie.
Vanuit de diesel kan het wel, maar vraagt meer onderdelen. Uitgangspunt van de gedachte was dat het balanceren niet te lang mag, maar je soms toch door moet om de totaal spanning te bereiken. En daarbij onbalans met akelig kleine stroompjes vereffend moet worden.

It Paradyske schreef :
Als dat het behoud of verlenging kan zijn van je peperdure accuset, is nog maar de vraag wat overkill is?
4x een 90 watt switched mode lader, valt toch best mee?

of vier cellen parallel. 1 lader, altijd goede spanning. en een zooitje dc/dc up converters.
die dus van 4 12 volt maken.
je kan er niet op starten, maar voor veel kleine apparaten kan het wel.
koelkast ook weer moeilijk. mmm ik weet t niet

Ik heb dit al eens geprobeerd:


En dan 16 stuks op 1 clock generator. Zwevende uitgang en per uitgang gelimiteerd op de maximale laadspanning. Laadsysteem: 'ASoC' (all sorts of currents)

Erg veel verlies in de MOSFETs door te lange schakeltijden, ten dele door een sterk variërende stroomtoevoer vanuit het zonnepaneel.
De duty cycle van de clock moet worden aangepast aan de momentele opbrengst van het zonnepaneel. Zover heb ik het experiment niet voortgezet. Bij 8W verlies per eindtrap was 8W dissipatie in een balancer veel eenvoudiger en bedrijfszeker.
Een zelf oscillerend systeem kan wel rekening houden met variaties in de energietoevoer (MPPT) maar dan moet de aansturing van de MOSFET wel goed worden geclipt.
En toen kwam It Paradyske met de converters van DX...

Groeten, Peper.

Als je in je hoofd los kunt laten dat die dingen elke keer voor 100% vol moeten bestaat het hele probleem van dat balancing niet. Eens in de x tijd als het spul teveel uit de pas loopt de zaak rechttrekken meer is niet nodig. Die tijd zou best wel eens heel lang kunnen zijn.

Analoog aan de brandstoftank? Die vul je ook niet telkens als je weer afmeert... En je maakt de tank ook niet graag helemaal leeg om geen vuil in het brandstofsysteem te krijgen! Die analogie gaat nog nergens mank.

Buurman Sunday vaart zo'n 5 jaar zonder balancers op zijn LiYFePO₄ cellen. Zijn ervaring lijkt je gelijk te geven!
In dat geval zijn de balancers slechts als limiters zinvol. Om de analogie verder te trekken: zij vormen de 'overstort' van de brandstoftank...

Groeten, Peper.

Balancers van het 'super-zener' principe werken ook als limiter, maar dissiperen daarbij het gehele toegevoerde vermogen en worden warm.
De 'accu vol' situatie is af te leiden uit het feit dat de balancers een forse stroom 'langs de cel' laten lopen om overladen van de cel te voorkomen. De balancer werkt op dat moment als 'limiter' en beschermt de cel tegen overladen.
Zou deze bypass stroom worden gedetecteerd, dan kan een drempelwaarde worden bepaald waarbij:
een 'accu vol' indicatie kan worden gegeven,
een fan kan worden gestart om de balancers te koelen,
de lader kan worden afgeschakeld (als de lader onbelast 'aan' mag blijven),
een dumpload kan worden ingeschakeld (als de lader niet onbelast mag blijven).

Door de stroom door de individuele balancers een magnetisch veld op te laten wekken, kan de totaal stroom worden bepaald en er kan een schakelaar worden bekrachtigd bij een bepaalde drempel waarde.
De 'opkom' waarde van een relais wordt meestal in ampère*windingen aangegeven en zo is er ook een 'afval' waarde voor een relais (ook in ampère*windingen).

Het getoonde reed-contact heeft een 'opkom' waarde van 15 A*wdg en een 'afval' waarde van 5 A*wdg.
Bij 4 balancers voor een 12V LiFePO4 accu van 4 cellen, waarvan door elke balancer nooit meer dan 5A mag lopen, moet ik dan 3 windingen per balancer/cel om het reed contact leggen zodat bij 5A bypass stroom het reedcontact 'wordt gemaakt'. Laten alle balancers stroom door, dan wordt het reed contact gemaakt bij 1,25A per balancer.
Dit houdt in dat naarmate de onbalans tussen de cellen groter is, deze onbalans 'sterker' wordt rechtgetrokken.


Reedrelais met 6 wdg per cel in epoxylijm 'gepot'.

24 wikkelingen in totaal, zal opkomen bij ca 800mA stroom door 4 balancers of 2,5A door 1 balancer. Valt af bij een stroom van ca 250mA door 4 balancers.
Deze hysterese voorkomt 'klapperen' van de contacten door snel in en uitschakelen van de laadstroom.

Wordt getest en wordt vervolgd!
Groeten, Peper.

Mijn Li-ion accu die van de winter thuis gestaan heeft, een week terug voordat ik hem aan boord gebracht, opgeladen aan een lab voeding. BMS heeft een max spanning per cel van 3,7 volt. Dus het laden wordt afgebroken als één van de cellen 3,7 volt bereikt. Cel 4 was de eerste, cel 1 was op dat moment 0,04 volt daar onder. Cellen 2 en 3 waren op dat moment nog in de buurt van 3,57. Deze heb ik vervolgens apart met 6 Ampère doorgeladen. Dat duurde slechts ± 10 minuten voordat die ook de 3,7 bereikte. Aan het einde van de laadcyclus neemt de spanning zeer snel toe. Kortom na twee jaar gebruik zaten de cellen nog behoorlijk dicht bij elkaar in de buurt. Zeker gezien dat het hier gaat om 300Ah cellen.

Interessant draadje met veel info, inmiddels bijna alles "gelezen" ook de diverse externe bronnen. Als WTB'r gaan de pure elektrische oplossingen mijn pet te boven. Een boeren verstand oplossing die mij als wtb'r aanstaan is het gegeven om alles veilig en eenvoudig te ontwerpen en dan met name op de max en min spanningen te controleren en bij over/ onderscheiding van deze waarde je accu te bewaken/ sparen door af/ uit te schakelen.

Als gebruiker heb ik ervaring met een kant en klaar Lifepo accu systeem van het blauwe merk. Wat voor de stroom voorziening zorgt in mijn elektrische sloep. Alles mbt de accus en bewaking is samen met een installateur ingebouwd. Overbrenging motor controller en ombouw etc is zelf gedaan. De sloep kan niet zeilen maar word wel vaak gebruikt om van en naar zeilwedstrijden te varen met de zeilboot opsleep. Dus hoop op jullie input.

Het kriebelt al een tijdje om een grotere boot te kopen met overnachtingsmogelijkheden en meer luxe etc. Vaak komen er bootjes in het zoek veld voor met oude/ versleten motoren of waar van je weet dat deze niet te lang meer leven. Ik maak liever een oudere boot zelf fris met alles naar wens dan in de half uitgeleefde spullen van een ander te zitten. Hieruit komt de gedachte om te kijken naar een hybride aandrijving met natuurlijk lifepo accus. In gedachten de diverse mogelijkheden al laten passeren: Over het aandrijf gedeelte ben ik wel redelijk uit ook met de ervaring van de sloep. Echter het zelf samenstellen van de accu blijft trekken. Dit heb ik 2 jaar geleden niet gedaan maar wel overwogen. Met de ervaringen en mogelijkheden van afgelopen 2 jaar zou ik het wel aandurven. Om met ingekochte onderdelen een accu samen te stellen.

Immers als je het zelf maakt weet je waar je op moet letten en wat de limieten en grenzen zijn.

Nu word er positief gesproken over goed zelf individueel gebalanceerde cellen met een goede hoge en lage voltage afslag. En geen individuele cel balancering althans voor 12 volt toepassing. wel met de rand voorwaarde dat er lage laad en ontlaad stromen zijn. Zouden jullie dit ook durven toepassen in een 24 of 48 volt systeem? Waarbij 48 volt de voorkeur heeft ivm de lagere ontlaad stromen.Uit gaande dat de randvoorwaarden voor laad en ontlaad stroom niet hoger zijn dan C3. Ik ben bewust dat als je een veilige marge aanhoudt je 15 tot 20% van je batterij capaciteit niet gebruikt. De eenvoudigere BMSen doen niks anders dan voltage meten en afschakelen van een contractor. Echter wel op cel niveau ipv accu niveau. Een aantal doen iets met balanceren de meer gecompliceerden kunnen alles inclusief aansturing van diverse verbruikers en laders en eisen veel programmering/ aanpassing. Hoe complexer de aansturing hoe duurder het systeem. Mijn gedachte gang is om meer te besteden aan de cellen voor een hogere capaciteit zodat het management gedeelte eenvoudig en goedkoop kan.

Mijn gebruikservaring met mijn huidige accu is dat volgens de computer 6 maal gebalanceerd is en 20 cycli heeft ondergaan. Vaarduur is 150 uur over anderhalf seizoen totale verbruik 220 kWh. Het verbruik in een weekend is ongeveer 40 tot 60% van de accu waarna afhankelijk van het volgende tripje geladen word. Ik laad liever bij een "gratis"paal dan thuis

Ben benieuw naar jullie ervaring en mening.

mvg FKZ

Mijn ervaring:
Accubank van 48V 100Ah (voor het gemak afgerond op 5kWh aan energieopslag). Dit zijn 16 LiYFePO₄ cellen van nominaal 3,2V in serie. Destijds nog initieel geladen tot 4,2V per cel (opgave fabrikant), later nooit boven de 3,6V geladen.
Laden via zonnepaneel van 40W via een booster van 9-32V input en een output begrensd op 57,6V (output is instelbaar op de boosterconverter). Dit levert een cyclus op van ca 80% DOD. De laadstroom vanuit de booster is < 1A.



Alle cellen in de bank zijn voorzien van een balancer die ca. 1,5A bij 3,6V kan bypassen. De spanning over elke cel kan niet boven de 3,65V komen. Het vermogen wordt in de balancer gedissipeerd in de vorm van warmte als de cellen tot 3,6V zijn geladen. Is een cel nog niet 'vol' dan dissipeert de balancer een aantal milli Watts.
Voor deze 'balancer-limiter' is gekozen om een 'fire and forget' laadsysteem te gebruiken (dat fire niet letterlijk nemen!) en de accubank doorlopend te laden door de beschikbare zonnestralen.

De belasting van de accubank is een 4kW Torqeedo ebbm. Verder is een deel van de bank ook de service accu. De balancers zorgen ervoor dat de cellen die in lading 'achter lopen' door asymmetrische belasting door verlichting, waterpomp etc. uiteindelijk toch tot 3,65V worden geladen. Hiervoor is gekozen omdat 2 step down converters van 55V naar 13,8V zeer veel ruis en fluittonen op het boordnet brachten en marifoon gebruik zo goed als onmogelijk maakten.

Bij een gelijke belasting van alle cellen (16 cellen in serie) is dit soort balancing waarschijnlijk niet nodig en de ervaring van anderen met LiFePO₄ accu's wijst daar ook op. Zou de bank altijd via een goed controleerbare lader via 230V worden geladen, dan is waarschijnlijk één keer per jaar 'balanceren' (in het winterseizoen) voldoende.

Concluderend:
Ik gebruik de balancers meer als limiters om de cellen te beschermen tegen het irreguliere laden van een zonnepaneel dan als balancers. Ik laad nooit via het lichtnet, het 40W zonnepaneel geeft voldoende energie om de cellen 'vol' te houden.
Het systeem is nu 4 jaar actief zonder storing of op te merken schade aan de cellen.

Voor haven in, haven uit is de 5kWh bank absoluut voldoende. De rest is zeilaandrijving. De bank is gedimensioneerd op 1 uur vol vermogen varen (berekend op 5 kwartier vol vermogen varen).
Voor de lange tocht gebruik ik een portable generatorset (die echt nauwelijks te tillen is!) van 2kW. Dit is een set die automatisch aanslaat bij 45V en weer afslaat bij het bereiken van 57V. Dit is een benzine generator die in de kuip staat. Ik wil naar een dieselset die dan op de plaats van de inboard komt te staan.




Voor een pure motor sloep moet je rekenen op een grotere accubank, afhankelijk van de gewenste vaartijd op vol vermogen. Bij LiFePO₄ cellen hoef je met Peukert geen rekening te houden. Dit vanwege de lage zelfontlading, de lage inwendige weerstand en het hoge laad-ontlaad rendement (95% t.o.v. 55 tot 75% bij lood-zwavelzuur accu's).
Volgens de laatste gegevens is bij sommige fabrikanten 2V de laagste spanning voor een LiFePO₄ cel, maar 2,5V wordt vaker aangehouden. De levensduur bij 80% DOD (80% van de nominale cyclus) wordt inmiddels op 4000 tot 6000 cycli gesteld (lood-zwavelzuur accu's gaan 500 tot 1000 cycli mee).
Een leuke configuratie lijkt mij:
Voldoende kWh opslag voor 2 uur op vol vermogen varen.
Zonnepaneel voor 1A druppelladen bij 50V (maar dan ook balancer/limiters inzetten).
230V laadsysteem voor LiFePO₄ accu's voor aan de wal (laden met max 3c).
Microgenerator met het halve motorvermogen aan boord als thuiskomertje.
Het hangt dus sterk af van jouw vaargewoonte.
Groeten, Peper.

Peper

Dank voor het snelle delen van je ervaring. Voor de sloep heb ik afgerond 9.5 kwh aan accu's (180ah op 53.2 volt). Dit voldoet goed voor de langere rustige dag tochten en het weekend gebruik van en naar het zeil water. Max vermogen 4500w met met 2500w vaar ik al 95% rompsnelheid. 75% romp snelheid gaat met ongeveer 1200-1400w afhankelijk van de wind en belading. Ik belast de accu gelijk dus geen aftakking voor 12 volt.

In mijn optiek is met een goede accu en omvormer er weinig behoefte aan 12 volt. voorwaarde is wel dat het hele systeem hier op ontworpen is.



Zal mij eens verder verdiepen in de laad instellingen van diverse laders en mppts. Een zonnepaneeltje is toch wel mooi. Voor max voltage en stoppen laden bij bepaald voltage. In de sloep word de victron lader aangestuurde via de t sense waarbij deze geschakeld word door het BMS. Hij denk dus ook maar 1 stand bulk laden.

Volgend jaar maar een klein zonnepaneel met mppt lader en booster op de sloep toevoegen. Hij ligt achter huis dus alles wat surplus is terug het net in ipv opstoken aan warmte.

Dan is je huidige configuratie dus overeenkomstig met wat ik had voorgesteld.
Dan kun je het beste 200Ah cellen nemen en ben je wel €3500 verder indien je ze 'in Praag' koopt. Overigens zijn er ook 160Ah cellen en die zijn dan meer dan equivalent aan jouw huidige Lood-zwavelzuur accu's. Het zullen zeer waarschijnlijk de laatste accu's zijn die je koopt!
Groeten, Peper.

Misschien niet helemaal duidelijk uit het eerste verhaal:

De sloep vaart op Lifepo inmiddels 1,5 half seizoen in gebruik

Voor een tweede boot overweeg ik zelf de accu te maken. Echter zie ik niet veel in de gevoelige balanceer elektronica zoals aangeboden in Praag.

in tegenstelling tot peper heb ik de aandrijving zelf samengesteld en gebouwd en de accu gekocht. Peper heeft de accu zelf gebouwd en de aandrijving (torquedo) gekocht.

Er is inmiddels nog een zelfbouwer van accu's bij mij bekend... We gaan overleggen om een inkoop'kartel' op te zetten!
Groeten, Peper.

3Noreen schreef :
Met welke stroom geschiedde dat?

Uitgaande van labvoeding, laten we zeggen 5 tot 10A? 10 Minuutjes met zon 18~36 Watt is dan 3~6Wh verschil. Dat klinkt mij in de oren alsof je met zeer lichte balancers toch best aardig uit de voeten kan..

De balancers die traditioneel worden ingezet bypassen maximaal 700mA, daarboven loopt de spanning per cel op. Indien de lader niet meer kan leveren dan 700mA laadstroom, zijn de traditionele balancers dus prima en werken dan ook als limiter.
Wil je de accu's sneller laden en werk je met hogere laadstromen (boven de 700mA), dan zal de spanning ook boven de 3,65V komen als de 700mA wordt gepasseerd. Nu kun je discussiëren over hoe nadelig dit is voor de accu en al dan niet het risico van een kortere levensduur lopen.

Mijn zonnepanelen leveren 80Wp in het gunstigste geval. Opgeboost naar 56V is dat nooit meer dan 1,5A. Ik heb balancers gemaakt die tot 2A kunnen bypassen als de celspanning aan de 3,65V komt. Ze kunnen wel 20A bypassen en zullen dat ook doen, maar worden dan wel erg (te) warm.
De balancers zijn daarmee ook limiters geworden. Een hele domme lader (gelijkrichter) met als maximum stroom 1,5A is geschikt om de cel veilig te laden. Overlading zal niet plaatsvinden. De cel wordt ook niet warm en kan niet ontploffen (alleen LiPolymeer cellen doen dat!) omdat de laadspanning wordt begrensd. De begrenzer daarentegen wordt wel warm en dat is alleen als de cel vol zit.

Ik heb bewust gekozen voor een dergelijk robuust systeem omdat ik geen walstroom wilde gebruiken en niet dagelijks op de boot ben om de zonnepanelen om te schakelen naar een 'dumpload' of zelfs af te schakelen. Een BMS zou hierin kunnen voorzien, maar is complexer en inherent daaraan storingsgevoeliger. Mijn balancers zijn simpel, robuust en 4 jaar 'combat proven'. Ze zijn niet erg energiezuinig en bij een volle accubank dissiperen ze ca 80W in de vorm van warmte, die op enigerlei wijze moet worden afgevoerd.
Ze zijn analoog en geven geen ruis of piepgeluiden op de radio/marifoon.

Ik ben bezig aan de ontwikkeling van balancers met een MOSFET en een lage weerstand in serie, zodat het vermogen niet zozeer in de MOSFET wordt gedissipeerd, maar in de 'drainweerstand'. Voorlopige specificaties gaan in de richting van 30A balanceerstroom op het limiting punt. De stuurspanning voor de MOSFET moet door een DC-DC booster worden opgewekt (en dat kan weer 'ruisen en fluiten' opleveren). Bij 30A balanceerstroom ontstaat er een echte 'drop in replacement' voor een lood-zwavelzuur accu, iets wat ik voor dit topic nastreef.

Groeten, Peper.

Na wat heen en weer gemail met Peper kom ik tot de conclusie dat het vervangen van mijn 2x115Ah accubank (die nu en deplorabele staat verkeerd) voor LeFePo4 toch wel een erg duur geintje wordt...

We hebben gekeken naar "pouch" cellen en naar alternatieve cellen op Alibaba.

Nu kan ik voor heel redelijk geld een 40Ah 72V accupakket uit een electrische scooter overnemen.

Dat zijn 20 cellen. Als ik ze per 5 cellen in parallel zet heb ik 200Ah @ 12V.

Ik heb wat zitten lezen en men is verdeeld. De een schreeuwt moord en brand, terwijl (grote) accufabrikanten soms wel tientallen celletjes in parallel zetten.

Het is zowiezo even opletten bij het aansluiten. Eerst even over een weerstand het parallelle pakket tot "rust" laten komen zodat ze allemaal dezelfde SOC hebben.

Dan kan ik toe met een 4 "cel" BMS en 4 700mA balancers. Correct? (vast niet )

Weet je nog meer van dat soort pakketten?
(PM maar even )

Nee, lokale scooterboer

boarderbas schreef :
Lifepo zijn ook geen geintje

deze zijn redelijk qua prijs de vraag is wat zit er in

http://www.ebbm.nl/lifepo4-accu-12-volt-100-ampere

Wat ik nog mis in mijn voorstellingsvermogen; wat doet een lader als de batterij vol zit? De balancers gaan aan het werk. Dat snappen we inmiddels. Kun je LiFePo4 gewoon aan de walstroom kwakken met een lader? Ik zie dat er laders zijn die je vanuit een smartBMS kunt vertellen dat ze ff niet moeten laden.

Geen geïntegreerde balancers. Voor die prijs koop ik in Praag 8 'pouches' en maak ik 2 van die accu's.
Bovendien heb ik dan een ontladingsstroom van 5c (500A) gedurende 5 minuten en 3c continu, een maximale laadspanning van 14,8V (3,7V per cel) en een cut off spanning van 10V (2,5V per cel). Dan kan ik het ding gewoon laden met een 5A ladertje van de HEMA of de Praxis.
Dan is het ding nog steeds duur hoor, maar heb ik er 2!
Groeten, Peper.

boarderbas schreef : Kijk dan wel even uit dat je geen LiPolymeer accu's krijgt! Die gaan maar 1000 cycli mee, hebben zelfontlading en geheugen effect! Ze zijn weliswaar lichter dan LiFePO₄ cellen en er gaat ook meer Wh in, maar de levensduur is aanmerkelijk korter!
Groeten, Peper.