Onderwerp: Li-ion accu opslag met geïntegreerde balancers

Nogmaals. Gewoon multiplex... al het andere is verspilde energie en kosten..

roozeboos schreef :
inderdaad bigger fish to fry

Zoals die serie weerstand.

Dan ben ik voor wat betreft de accubak nu klaar. Voor een extra brandveiligheid en lager gewicht is Trespa de volgende stap. Alle andere materialen zijn of constructief zwakker of veel duurder voor een kwalitatief overbodige verbetering (brandbestendigheid).
Voor het deksel en de aansluitingen is Trespa het aangewezen materiaal. Glasweefsel/epoxy of een andere Phenol hars (printplaat zonder koper) is hier een duurder alternatief.

De serie weerstand is nauwelijks een opgave. Gemonteerd aan de achterzijde van de traanplaat kan er beslist 200W worden gedissipeerd zonder dat dit problemen oplevert. Het kan worden verdeeld over 4 of 5 weerstanden als het vermogen per weerstand een probleem gaat worden. Bedenk dat dit vermogen ook moet worden gedissipeerd bij een het laden van een 100Ah lood-zwavelzuur accu met 45A... Daar heeft kennelijk niemand problemen mee.
Groeten, Peper.

Een down grade van een hoogwaardige accu richting techniek van de jaren 30 van de vorige eeuw staat me toch tegen. Afgezien dat ik niet snap dat het zou werken met die serieweerstand.
Maar veel alternators die nu op scheepsmotoren zitten hebben een regelaar met een losse sens aansluiting. Die bedoelt is om een eventuele diodebrug te compenseren.
Met behulp van deze sens draad is het mogelijk de afgegeven spanning van de alternator te regelen. Door simpel een hogere spanning op deze aansluiting/draad te zetten zal de afgegeven spanning van de alternator zakken. Door deze accu te voorzien van wat slimme elektronica die aan de hand van wat meetgegevens zoals stroom sterkte ladingstoestand e.d. de gepresenteerde spanning aan de sens van alternator regelaar manipuleert verkrijg je een veel rendabeler systeem. Dat allemaal met 1 extra draadje tussen "boot" en accubak.
Wat wel nagegaan moet worden hoe de alternator regelaar reageert op een hogere spanning dan de afgegeven spanning van de alternator (!). Dit is een toestand waar de ontwerpers van het ding misschien geen rekening mee gehouden hebben.

Ik heb het niet na gerekend, maar mogelijk is het voldoende om die sensordraad te laten waar die oorspronkelijk zit; vóór de diode brug, aan de generatorkant dus. Dan heb je al 0,7 V minder spanning aan de accukant.

Wanneer de accu spanning hoger is dan de generator uitgang zal de regelaar de bekrachtiging stroom minderen dat de generator geen stroom meer kan leveren.
Te controleren door De accu op de walstroom boven de 14,2V te laden en dan de motor starten en meten.

Uit deze grafiek kun je opmaken dat een spanningsaanpassing van je laadspanning 0,1 volt bij een tot 20% ontladen accu een stroom verschil van C 0,5 naar C 1 teweeg brengt. Bij een 200Ah accu een verschil van 100 A De 0,7 volt van een diode, dus 0,175V/cel, lijkt me wat grof.

Begrijp eigenlijk niet waar we het nu al een tijdje over hebben
Gaat het om een weerstand om de laadstroom te meten, of om een weerstand die de laadstroom moet beperken?
En dan over alle cellen tegelijk?

roozeboos schreef :
In mijn idee gaat het over een manier te vinden de alternator te beschermen tegen de overbelasting die dit soort accu's veroorzaken op de alternator.

Peper's idee is om een weerstand in serie te zetten tussen accu en alternator. Mijn idee is om de regelaar van de alternator te besturen middels de sens draad met een stukje slimme elektronica.

Maar het kan heel goed zijn dat ik ook niet begrijp waar het over gaat maar gewoon wat lawaai maak.

@3Noreen:
In jouw situatie kan ik me dat geheel voorstellen. Je hebt cellen aangeschaft van de nieuwste technologie voor stationaire energie opslag. Dat is een heel eind weg van de nieuwste technologie in de jaren dertig van de vorige eeuw. Je wilt kennelijk compromisloos over naar deze nieuwe technologie. Dat vind ik een heel mooi streven en dat zou ik zelf ook wel willen.

Toch postte je eens over een doorgebrande alternator. Dit doorbranden is te verklaren als gevolg van de veel lagere Ri van LiFePO₄ accu's ten opzichte van loodzwavelzuur accu's. De alternator technologie is uit de jaren zestig van de vorige eeuw en is niet waarschijnlijk aangepast aan de nieuwste technologie van energieopslag. Het gebruik van een sense draad is niet gedaan om de spanningsval over de Si diode van de diodebrug te compenseren, maar om de spanningsval over de (te) dunne koperen leidingen en de Si diodes van de 3 fasen gelijkrichters in de alternator te compenseren. De sense aansluiting komt in de jaren 80 in zwang in auto's.

Je zit nu in de volgende situatie:
Je hebt 21^e eeuwse accu's, die je gewoonlijk oplaadt met 21^e eeuwse zonnepanelen en een 21^e eeuwse solar regelaar. Een 'match made in heaven' kun je wel zeggen. Bij een energietekort ga je over op de accu bij te laden met een laadsysteem uit de jaren 60 van de 20e eeuw, 'opgefluft' met een halfgeleider regelaar met jaren '80 sense draad technologie. Dat zou je kunnen zien als een 'low grade' laadinstallatie en ik vind het niet gek dat bij deze 'match made in hell' de alternator het uiteindelijk opgeeft.

Hoe kom je hieruit? Of je 'down grade' je accu in het 'laad' gedeelte tot de eigenschappen van een loodzwavelzuur accu (ik merk dat dit voor jou geen aanvaardbare oplossing is). Je kunt dan in het 'ontlaad/belasting' gedeelte en in het 'opslag' gedeelte gebruik blijven maken van de 'high grade' voordelen van de LiFePO₄ technologie. Het is dan niet een complete 'down grade' zoals je in je post suggereert, maar slechts een gedeeltelijke.
Of je 'upgrade' het laadsysteem naar de LiFePO₄ energieopslag technologie.
Dat kon wel eens heel lastig worden, er is in de automotive wereld geen ervaring met de LiFePO₄ technologie en er zijn daarom (nog) geen alternators verkrijgbaar hiervoor. Wellicht zijn er 'Sterling' alternators en dito regelaars die naar de LiFePO₄ technologie kunnen worden aangepast, de basis hiervoor is dan nog steeds de 20^e eeuwse technologie en misschien blijft het schipperen. Gezien de wens van minister Kamp dat wij in 2030 alleen nog maar elektrisch rijden, zit de ontwikkeling van een op LiFePO₄ technologie gebaseerde alternator er niet in.

Voor hen, die hun laadsysteem niet willen of kunnen upgraden naar de LiFePO₄ technologie, is de 'drop-in replacement' accu. Die kun je dan laden met de ouderwetse technologie voor lood-zwavelzuur accu's en deze brengt dan meteen alle nadelen van die ouderwetse technologie bij het laden mee. Voor jou zeker geen aanvaardbare oplossing.

Zijn er nog meer oplossingen? Jazeker!

Alternatief 1: sluit de accubank aan via een keercel (is gewoon een Shottky diode of een MOSFET diode) en zorg er zo voor dat de accu's niet geladen kunnen worden via de alternator. Kom je dan ooit met lege accu's te zitten, moet je de motor starten om het boordnet van spanning te voorzien. Het laden van de 21^e eeuwse accu verloopt dan alleen via het 21^e eeuwse zonnepaneel met een moderne regelaar (of sleep generator of schroefas generator of wind generator met een moderne regelaar).
In de grond van de zaak doe je dit nu ook, alleen de lage belastingsweerstand van de lege accu's wordt in je huidige situatie parallel geschakeld aan de lage belastingsweerstand van het boordnet, resulterend in een nog lagere belastingsweerstand voor de alternator, waardoor deze oververhit raakt en doorbrandt. De keercel zorgt ervoor dat de alternator niet de lage belastingsweerstand van de accu's 'voor de kiezen' krijgt, maar alleen het boordnet voedt. Nadeel is dat als je de motor uitzet het licht meteen uitgaat omdat je service accu leeg is. Die moet wachten op de wind of de zon om weer te worden geladen.

Alternatief 2: neem voor het laden van de LiFePO₄ accu's een 'dedicated' generatorsetje aan boord. Deze set zal dan kortsluit bestendig zijn en zonder doorbranden het vermogen leveren dat op basis van het motortje en de belastingsweerstand wordt verlangd. Je zit dan wel gedurende enige tijd met een 'pestherrie' aan boord, maar het licht blijft aan.
Ik verwacht dat dit alternatief populair gaat worden bij de 'elektrische' schippers.

De regeling van de maximum spanning door een externe spanning op de sense draad te zetten, komt overeen met het programmeren van een laadcurve in een 'Sterling' regelaar (of vergelijkbaar). Het betekent ook dat de maximale spanning en daarmee de maximale stroom niet naar de accu's gaat. Dat is ook wat de serieweerstand doet (alleen wel met dissipatie van vermogen!). Bij een serieweerstand wordt wel de hoogste eindlaad spanning gehaald, bij regeling via de sense draad niet en wordt je startaccu ook niet volgeladen. Het kan zijn dat dan de startaccu na verloop van tijd te leeg is om je motor te starten.
Ik heb al lang van je begrepen dat jij een niet volgeladen LiFePO₄ service-accu helemaal geen bezwaar vindt, dus dat is geen probleem. "als je de service accu's kunt volladen, heb je te kleine accu's gekocht!" Echt een 'gouden' opmerking! Nu moet je dat nog gaan toepassen op de alternator aan boord. Deze moet een hogere 'inwendige weerstand' gaan krijgen, zodat de stroom lager blijft dan de beloofde 45A. Dan wordt de alternator niet zo warm en je accu's niet zo vol en heb je toch accu's gekocht van voldoende grootte!

Zo, genoeg geschreven voor vandaag.
Groeten, Peper.

je bent niet van de one liners he Peper?

Nee, ik ben van de nuancering! Ik heb ook niets met populistische politici!

roozeboos schreef :
Precies Rooz, ik was het spoor ook ff bijster....

@3Noreen:
Wat doe je nu! Je plaatst een karakteristiek van een LYP accu! Dat zijn 'voltage controlled bombs'! Dan moet je een explosie vaste behuizing gaan maken, die heb jij niet aan boord. Kijk maar, de spanning loopt van 3,5V naar 3,7V in het gebied van 20 tot 100% charge capacity. Dat zijn die dingen die in een Boeing zijn ontploft en waarvan Samsung en Nokia 'geploft' zijn.
Denk aan de nuances!
Groeten, een ernstig verontrustte Peper.

Peper schreef :
Dat is zeker niet wat ik voorgesteld heb. In mijn voorstel zou de spanning op de sens draad moeten dalen in relatie tot de ladingstoestand van de accu tot dat de accu "vol" is en de eindspanning bereikt is waarbij de sens spanning gelijk is aan de accuspanning behorende bij een volle accu.

Daarbij heb ik niets met politici. Slechts door schade en schande geleerd waar de problemen zich met deze accu's voordoen. Inmiddels heb ik een redelijk werkend systeem. Strikt genomen is voor mij daarmee de kous af. Maar heel af en toe heb ik een vleug van altruïsme en deel ik een stukje opgedane kennis. In het internet tijdperk leven mensen in de waan dat je recht hebt op informatie. Daar ding ik nogal genuanceerd over.

Peper,

Je maakt toch gewoon een losse dymnamo regelaar met PBM? 1 shunt van 60mv voor de stroommeting en klaar.
In de 80er jaren nog met losse opamps, nu denk ik met een PIC o.i.d.

Nog makkelijker: als je dynamo kennelijk een losse sense draad heeft, kan je deze gebruiken om de stroom te beperken, alleen wat actiever als 3Noreen beschrijft.
Neem een opamp en meet het spanningsverschil tussen de B+ en de accupool en regel de sense draad als stroom beperking en spannings regeling.
1x calibreren en klaar.

Nog een 2e opampje met een tempsensor op de dynamo.....

Ja, dat zou ik inderdaad maken als ik een dieselmotor met alternator aan boord had... maar dat heb ik niet! Ik vaar elektrisch en kan voor de service accu putten uit mijn 5kWh 48V LiFePO4 accubank.
Net als 3Noreen ben ik altruïstisch en deel ik mijn opgedane kennis en ervaring met anderen... Die kennis en ervaring is zelden voor 100% bruikbaar omdat de situaties sterk verschillen.
Groeten, Peper.

Ik leer hier veel over het nieuwe laden, ben blij dat ik het hier nog niet heb toegepast.
Niets is hier makkelijk verkrijgbaar.

Maar, ook weer zonder er aan gerekend te hebben, de generator zou tot 24V omhoog geregeld kunnen worden.
Die houdt met de eigen regelaar die 24V vast.
Die spanning biedt je aan op een zonpaneel regelaar welke bij de accu past, dan ben je klaar lijkt me.

Het lijkt me de meest simpele oplossing, wat zie ik over het hoofd?
Meestal komt er wel een probleempje om de hoek kijken.

Verder heb ik een nieuw speeltje, de BT dongle aan paneel regelaars.
Kan nu alle info gelijktijdig op de telefoon zien.
Ben een aantal grafiekjes aan het maken van in serie en parallel geschakelde panelen.
Kan nu snel meten na omsteken van de stekers aan de panelen naar allerlei combinaties van serie en parallel.

Peper schreef : Volgens mij heb ik het al eens genoemd, maar er is nog een derde alternatief.
Er van uitgaande dat er ondanks de 21ste eeuws zonnepanelen en regelaar er bij 21ste eeuws accu's ook een 21ste eeuws lader aan boord is.
Als je voor de startaccu nu gewoon een ouderwetse loodaccu neemt, passend bij je ouderwetse diesel en dynamo. Op deze startaccu sluit je een omvormer aan die vervolgens de toch al aanwezige acculader van energie voorziet.
De stroom die uit je dynamo wordt afgenomen zal niet veel groter zijn als de maximale stroom van je acculader.
Dit is volgens mij een energie vriendelijkere oplossing dan energie verstoken in weerstanden.

Loopt wel langzaam je startaccu leeg! Wil je dat?

Voor deze oplossing heb ik een apart topic gestart: 'de alles etende acculader'. Je bent welkom!
Groeten, Peper.

Peper schreef :
Dat voorkomt toch de dynamo op de draaiende diesel ?

Peper schreef : kwestie van een 'intelligent' relais gebruiken.
net als ik nu gebruik om mijn accus bij het laden parallel te schakelen.

@Noballast: als die diesel dan stilstaat? Wat dan! Op zeilboten staat de diesel het grootste deel van de tijd stil...

@PvO: Ik houd niet van relais en helemaal niet van intelligente relais, want die kunnen dingen verzinnen die ik niet heb voorzien en als je accu's parallel schakelt, schakel je ook de Ri van die accu's parallel en die wordt in totaal dan lager dan de laagste Ri van de accu's. Een prima mogelijkheid om je alternator te verbranden... Tenzij dat relais slim genoeg is om dat tegen te gaan...
Dat kan, maar ik wil daar niet op varen!
Groeten, Peper.

Saeftinghe schreef :
Het "probleem" is dat deze accu's in het gebied van 20% tot 90% lading zich gedragen als een "bodemloze put". Elke stroombron die je gebruikt om te laden zal tot 100% belast worden. Zoals je ziet in het grafiekje geeft een laadstroom van 3C slechts een paar tienden verhoging van de laadspanning. Nu kunnen zonnepanelen prima tegen 100% belasting. Graag zelfs. Het hele idee van mppt is om het punt van maximale belasting op te zoeken.
Alleen met een alternator gaat het niet goed. Die dingen kunnen niet tegen een langdurige belasting van 100%.
Dus waar hier naar gezocht wordt is een manier om te laden die in twee fases verloopt. Fase 1 waarbij er een constante stroom loopt die het maximum is wat de alternator langdurig aan kan en een 2e fase tot maximale spanning met een stroom kleiner dan fase 1. Waarbij ik zelf weinig geef om de laatste fase. Om de reden dat de laadgrafiek daar zoals je op het plaatje ziet heel snel uit beeld verdwijnt. De opgeslagen energie in de accu is gelijk aan het oppervlak onder de grafiek. Zonder in de wiskunde te belanden kan een leek zien dat daar weinig te halen valt.

-De tweede fase wordt geregeld door de balancers. Prima te doen op de manier waarop Peper dat aanpakt. Afgezien van bovenstaande opmerking over wat hier te winnen valt.
-De eerste fase is nu de vraag hoe die in het geval van het laden met een alternator aan te pakken. Wil je een pure drop in replacement. Zonder aanpassingen aan het boordnet zou een weerstand in serie kunnen voldoen. Het mogelijke bezwaar is het rendement verlies in zowel het opladen als het verbruiken. Die weerstand zal immers niet zomaar verdwijnen als de stroomrichting omkeert. Of er moet met Fets gewerkt gaan worden. Een diode heeft al meer verlies dan de aanwezige weerstand.
Verder zal zo'n weerstand behoorlijk voor zijn kiezen krijgen. Zodra een alternator minder stroom hoeft te leveren dan 100% zal de regelaar de spanning opvoeren tot het maximum waar de regelaar op afgeregeld is. Laten we voor het gemaak dat als 14 volt stellen. De drop in replacement accu zal dus een weerstand moeten hebben die de stroom begrenst op het wenselijke nivo. Laten we het voorbeeld van 45A nemen. Dan hebben we een weerstand van 0,3 Ω nodig. De energie die die weerstand op dat moment verstookt is dan 600 watt
In praktijk zal de alternator wel eerder op zijn 100% belasting komen. En daarmee de weerstand het makkelijker hebben. Echter dan is het doel wat we wilden bereiken om de alternator niet 100% belasten niet gehaald.

Peper schreef : Ingeval van de genoemde situatie met het laden van lion accus met een dedicated lader gevoed via een omvormer van de startaccu, schakelt het relais alleen maar de omvormer in.

3Noreen schreef :
Voor iemand die aangeeft niet geheel thuis te zijn in deze materie en slechts kan bouwen op de kennis door ervaring, doe je het heel goed (voor Groningers: 'nait slecht').
De drop in replacement accu heeft een scheiding in het laad en het ontlaad circuit. Door de serieweerstand in het laadcircuit op te nemen en dat circuit alleen voor het laden te gebruiken, speelt de weerstand geen rol bij het ontladen. Er is dus geen spanningsval of verlies bij ontladen of belasting. Dan zijn alle voordelen van de LiFePO₄ technologie aanwezig (Geen Peukert gezeur!).
Kijk, hoewel ik het daar nog niet over heb gehad, kan de serieweerstand om niet in de 'bodemloze put' te vallen (ijzersterke metafoor in deze!) ook worden gevormd door een Shottky diode of een MOSfet diode. Er ontstaat dan een spanningsval van ca 0,5V over een Shottky of een serieweerstand van ca 0,1 Ohm tussen de drain en de source van een P-mosfet (maar dan moet die Mosfet wel 200W kunnen dissiperen bij 45A Id). Die 45A zal er dan ook niet gaan lopen en zo houdt je de alternator heel.

Jullie hoeven me niet te geloven hoor! Ik ga de LiFePO₄ accu in de auto zetten met een diode als serieweerstand en de accu opladen via de sigaretten aansteker (ik rook toch niet, althans geen tabak of wiet). Jullie horen de resultaten wel.
Groeten, Peper.