Onderwerp: Li-ion accu opslag met geïntegreerde balancers

Peper schreef :
Ik doelde op de Heftruck ombouw geen id dat de bestuurder 3nooreen is

Helemaal mee eens! Er zullen niet veel ZF'rs zijn die dat zelfs maar overwegen. Het is tevens het einde van het 'drop in replacement' idee en daarom niet mijn weg.

Een leuke pulsbreedte regelaar voor de veldstroom gebaseerd op de maximale laadspanning en een begrensde maximale stroom (of nog beter, het maximaal in de alternator te dissiperen vermogen) is het mooist. Dan is er geen sprake meer van 'drop in replacement'...

Groeten, Peper.

FKZ schreef :
Dat is hij ook niet dus. In dat geval heb je gelijk, er is geen expert user. De heftruck wordt geladen door een smart charger en die moet de expertise dan maar op zich nemen.

Groeten, Peper.

Peper schreef :
Welke cel voltage associeer je met 30% SOC? Uitgaande vd standaard 3,2V cellen.
Mijn BMS grijpt in bij 2,5V maar ik vermoed dat dit niet overeenkomt met 30%.. En zoals je zelf aangaf is de curve nogal vlak tot hij bijna vol is, of bijna leeg..

bwernsen schreef :
Toen mijn cellen nieuw waren (gele cellen) heb ik een curve gemaakt over tijd / spanning bij het op en ontladen. Bij een stroomsterkte van 12 A. Het maximum van mijn lab voeding. De punten waarop de curve afboog van het vlakke middengebied heb ik genomen als max en minimum. 12,4 en 14,2. Dat zijn dus de waardes waarop de zaak daadwerkelijk afgekoppeld wordt. De laadregeling blijft daar ruim binnen. Ik laad tot 14,05 V Voor ontladen gebruik ik een accumonitor die het aantal Ah telt. Daar gebruik ik 70% van de totale accu capaciteit.

Zou nu na 4 jaar opnieuw de curves kunnen bepalen.

2,5V wordt geassocieerd met 5% SOC. Maar er zijn er ook die wel tot 2V ontladen... Kortom er is niet echt veel duidelijkheid hier. 3V zou net iets boven de 30% SOC zijn. Dit is per merk LPF accu's verschillend.
Voor de heftruck houd ik de 3V aan. Wellicht kan 2,5V ook wel. De 800Ah cellen ontladen van 3,37V tot 3,1V geeft voldoende energie voor 4 uur topsnelheid en zorgt voor het inkomen van de thermische beveiliging van de motor. Deze belasting zal in normaal gebruik niet voorkomen, je bent niet de hele dag aan het rijden met een heftruck er zijn ook lunchpauzes, koffiepauzes, plaspauzes en je rijdt maar zelden op topsnelheid. Ik heb redenen om aan te nemen (maar het blijft een aanname!) dat er met 800Ah een hele dag goed kan worden gewerkt en dat er dan 50 tot 60% SOC wordt verbruikt.
Hetgeen met een 40A lader dan weer makkelijk in de nacht wordt toegevoerd.
Groeten, Peper.

Binnen dit topic wilde ik streven naar 'Drop in replacement'.
Daar kan ik door een 'brain fart' nu iets aan toevoegen...
De meeste (Europese) accu's hebben een conische (DIN) accupool. Als je drop in replacement nastreeft, wil je dat de vervangende accu dat ook heeft. Nu kun je dergelijke 'opschroef' accupolen gewoon kopen, maar ik wilde RVS leren draaien en daar een beetje gevoel voor krijgen en daarom heb ik ze zelf gemaakt van A4 RVS met een M8 schroefdraad. Dat is dan definitief het einde van die 'bloemkolen' van loodsulfaat die je soms op accupolen ziet.

Nu hebben de wat grotere LFP cellen (boven de 300Ah) een female pool aansluiting met de wat incourante maat van M14 schroefdraad, terwijl de kleinere cellen een M8 schroefdraad hebben. Dat wordt dan weer goochelen met het snijden van M14 draad voor een klein aantal en dat duurt lang en is inherent daaraan duur.

Dit heb ik nu opgelost door aluminium terminals te maken die met M14 RVS bouten op de accupolen kunnen worden gezet. In die terminals kan ik naar believen gaten boren en eventueel schroefdraad tappen. Voor de dikke kabels maak ik gebruik van M10 aansluitingen en voor de wat dunnere kabels van een M8 aansluiting. Die M8 aansluiting kan ook worden gebruikt voor mijn conische RVS accupolen en dan ziet het er zo uit:


Voor hen die de edelheidsreeks nog willen beschouwen... Een LFP accu heeft een min pool van koper en een pluspool van aluminium. Het verbinden van deze twee metalen in een vochtige omgeving is ongeveer een abonnement op elektrolytische corrosie. Aangezien deze metalen al werden gebruikt, heb ik me verder niets aangetrokken van het gebruik van RVS op aluminium. In de edelheidsreeks staat RVS vlak bij koper (sommige legeringen overlappen zelfs). Het is dus wel zaak de accupolen met siliconevet in te vetten om corrosie te voorkomen in een natte omgeving. Het geen overigens niet anders zou zijn met koperen accupoolklemmen op loden accupolen.

Eén ding innen de 'drop in replacement' gedachte heb ik moeten verlaten. Een lood-zwavelzuur accu monitor wordt erg onnauwkeurig als je deze wilt toepassen op LFP accu's. Een goedkope SOC indicator voor LFP accu's is echter heel eenvoudig omdat door de lage inwendige weerstand van de LFP accu's de SOC betrekkelijk nauwkeurig is af te leiden uit de accuspanning. Een eenvoudige 'accumeter' ziet er dan zo uit:


Dit zijn 5V draaispoelmetertjes klasse 2,5, die zijn meestal robuust omdat ze voor industriële toepassingen worden gemaakt in een ruimte met veel trilling. Zo'n metertje kost een paar € en als je ze open schroeft, kun je het schaaltje omdraaien en op de achterkant een nieuw gemaakt schaaltje plakken met een lijm stift. Dat zal niet watervast zijn, maar het metertje is ook niet waterdicht en is alleen voor gebruik in de kajuit of een waterdichte behuizing. Je kunt er dan ook een geheel eigen merk aan toevoegen
De meters hebben een extended scale door een zenerdiode in serie met de meter te zetten. Deze zener zit achter in het metertje in serie met de ijkweerstand gesoldeerd. Een 10V zener geeft een meter die bij 10V begint en dan doorloopt tot 15V. Voor de 24V systemen is er een meter van 21V tot 27V.
Een schaalverdeling geeft aan hoe de accu 'zich voelt', blauw voor 'erg leeg', groen voor 'lekker', geel voor 'geladen' en rood voor 'overladen'. Ik ga nog twee niveau schakelaars toevoegen die bij 'Blauw' en bij 'Rood' een waarschuwingssignaal afgeven. Niet super nauwkeurig, maar in tegenstelling tot 7-segment uitlezing biedt een analoge schaal veel meer een indruk van de ladingstoestand die in één blik is af te lezen en geen interpretatie behoeft. Vandaar de keuze voor analoge uitlezing. Het is net een brandstofniveau meter van een diesel tank.
Groeten, Peper.

Peper schreef :
De Ah bijhouden op een traditionele accu monitor (met Peukert op nul) werkt ook niet?

Hans V schreef :
Dat werkt juist mooi want de peukert verloopt niet met de tijd.

Dat weet ik niet. Ik heb er geen ervaring mee.
Wat ik wel kan doen is de offset van 10 of 21V via een programmable zener nauwkeurig instellen en dan van af 10V = 5% SOC, 11V = 15% SOC, 12V = 30% SOC 13V = 60% en 13,6V = 90% SOC op de schaal aangeven.
Dit zou je dan wel met temperatuurcompensatie moeten weergeven en ik weet niet hoe die compensatie verloopt en of die wel lineair verloopt.
De spanning van een lood-zwavelzuur accu loopt per graad C behoorlijk op en aangezien dit een voltmeter is, moet je dus behoorlijk compenseren bij een lood-zwavelzuur accu.
Bij een LFP accu is dat anders, maar ik weet niet hoe anders.
Overigens postte iemand dat na twee cycli zijn accumonitor behoorlijk van slag was als het ging om Ah's meten. Kortom, ik kan hier niets zinnigs over zeggen.
Groeten, Peper.

EDIT:
@alweereengijp:
Begrijp ik goed dat jij daar wel ervaring mee hebt? Je zou het verschil kunnen vastleggen!
P

Peper schreef :
Een accumonitor is in de basis een energieteller. wat gaat er in en wat gaat er uit. Een loodaccu heeft een ingewikkeld gedrag (snelheid van ontladen is van invloed op verliezen) wat door Peukert in een constante is gevangen die voor elke accu anders is en die ook bij slijtage van de accu verandert. Een goede accumonitor kan Peukeren en kan zo voor loodzuur accu's een bruikbare inschatting maken van de energievoorraad.
Lithium heeft wat minder kuren op dat vlak en verwaarloosbaar verlies met laden en ontladen. De peukert constante kan je in de victron accumonitor buiten spel zetten en dan is het een bruikbaar apparaat om een idee te krijgen van je voorraad energie.
Heb nog niet misgekleund in de praktijk. Maar ook nog geen moeite gedaan om precies in de gaten te houden of spanning in rust wel overeenkomt met wat de boekhouding van victron van de laadtoestand vindt.

Kan me voorstellen dat het bij Noreen aan boord wel minutieus bijgehouden wordt.

alweereengijp schreef : Ja, die beschouw ik als de ongekroonde koning van de accu monitoring.

In de elektrische Smart van mijn dochter zit een 270^o schaal meter die %SOC aangeeft. In de vier dagen die ik dat karretje heb gebruikt, kreeg ik niet het idee dat er veel drift in de meting zat. Over een gelijke afstand gebruikte het autootje evenveel % SOC. Dat lijkt nauwkeurig. Of dat ding zich op Ah's baseert of dat het om accuspanning gaat, kan ik niet zeggen.
Die Smart heeft ook een indicatie van hoeveel kilometers je nog kunt gaan met de acculading. Dat is sterk afhankelijk van de temperatuur en je rijstijl. Als je weggaat met 'nog 80km te gaan' en je plakt het ding achter een vrachtwagen, kun je na 20km nog steeds 80km gaan (accu is iets warmer geworden en in het zog van een vrachtwagen gebruik je minimaal energie).
Er is tenminste één forumer die in de elektrotractie zit... Die weet hoe de Opel Ampera dit doet.
Groeten, Peper.

Ik heb zon simpele lcd monitor van de chinees. Leek perfect. Maar ben er nu achter dat hij niet terugtelt...balen.

Li-ion cellen laden met een lader voor een lood-zwavelzuur accu

Vorige week heb ik een e-heftruck met bijbehorende lood-zwavelzuur acculader onder ogen gekregen (84V 100A laadstroom voor een 1000Ah accupakket). 'De accu is versleten' aldus de verkoper die de heftruck kwijt wil. De deal wordt gemaakt en de heftruck met zijn lader wordt op een zware aanhanger geladen en op mijn vers bereidde werkplaats gezet.
De lood-zwavelzuur cellen in deze 2,5 tons heftruck hadden op de polen van de cellen de meest mooie 'bloemkolen' van helder blauw tot aqua kleur (ik vermoed van kopersulfaat). Er zitten 40 lood-zwavelzuur cellen van 1000Ah in deze heftruck. Meting van de accuspanning geeft 80V aan, wat niet hoog, maar ook niet verschrikkelijk laag is voor 40 loodzwavelzuur cellen. Bij een poging met het ding te rijden is het gedaan en gaat de dashboard verlichting meteen uit... Te hoge Ri en als je de 'bloemkolen' kon zien, kon je ook meteen zien waar die Ri 'zit'.

Na een ochtendje 'polen poetsen' en wat nieuwe poolbouten monteren met siliconevet, is er onbelast 90V over het accupakket te meten. De heftruck rijdt en heft weer normaal en de SOC-meter geeft een halfvolle accubatterij aan. Jammer, ze worden niet vervangen door Li-ion cellen en ik mag niet met een 80-90V systeem mijn 'LFP-kunsten' vertonen.

De lader heeft ook een balanceer-modus voor lood-zwavelzuur accu's. De balanceer modus bij lood-zwavelzuur cellen is wezenlijk anders dan voor LFP cellen, haal deze niet door elkaar! Deze balanceer-modus voor lood-zwavelzuur cellen zorgt ervoor dat de verschilspanning tussen de cellen in het gebied van 0,2V spanningsverschil gelijk wordt getrokken.
Bij het balanceren van lood-zwavelzuur cellen in een accubank, wordt de laadstroom in een blokgolf toegevoerd en door het telkens weer 'starten' van het laden wordt de spanning over de cellen 'gelijk getrokken' aldus het manual. Het manual legt niet uit hoe dit natuur- en scheikundig werkt en dan kan het dus een ordinaire verkoop(hef)truck zijn. Het effect is wel hetzelfde als bij het balanceren van LFP cellen, maar de uitvoering is verschillend.
Nu is pulserend laden bij lood-zwavelzuur cellen wel in zwang om sulfatering van de platen in de cellen tegen te gaan. Het spanningsverschil in de cellen kan worden veroorzaakt door verschil in sulfatering per cel. Het desulfateren van de cellen zal dan de spanning per cel 'gelijktrekken' omdat bij sterk gesulfateerde cellen het sulfaat wordt opgelost en weer wordt omgezet in lood en loodoxide en zwavelzuur in oplossing. Ik kan me voorstellen dat het zo werkt, maar ik heb er geen enkele wetenschappelijke publicatie over gevonden (misschien heb ik er ook niet goed naar gezocht omdat lood-zwavelzuur cellen bij mij niet erg in de belangstelling staan).
Bij mij komt de vraag op of dit gepulst laden ook een Li-ion accubank zou kunnen balanceren... Weliswaar kan er geen sprake zijn van sulfatering in LFP cellen, maar misschien is het opheffen van (ongelijke) sulfatering niet de oorzaak van het herstel van de balans tussen de cellen! Als het niet aan de sulfatering ligt, kan gepulseerd laden misschien ook de onbalans in LFP accubanken opheffen... Ik zie bij het kleine e-heftruckje, dat ik met een 12A hoogfrequent acculader laad, tekenen die daarop wijzen...
De meegeleverde lader is beslist niet geschikt voor een LFP accubank (26 LFP cellen in serie van 1000Ah). Een vervangende LFP accubank zou 88,4V als maximale laadspanning moeten hebben om deze accubank veilig te laden en gedurende het weekeinde aan de lader te laten staan. We zijn dit van lood-zwavelzuur accu's gewend en oude gewoonten blijven lang hangen. Voor 12 en 24V systemen heb ik inmiddels een 'na schakel apparaat' ontworpen, dat de laadstroom onderbreekt als de maximum laadspanning (13,6V voor 12V systemen en 27,2V voor 24V systemen en het e-heftruckje) is bereikt. De lader blijft dan uitgeschakeld en moet weer 'met de hand' worden gestart. De lader kan niet als 'power supply' voor aan de wal worden gebruikt en voldoet niet aan het 'Sprokkie principle'. Dat komt later nog! Wat ik wel met deze schakeling kan: een oude hoog frequent pulserende lader voor 24V gebruiken en deze op 27V laten uitschakelen, zodat deze nooit tot het overladen van gebalanceerde cellen kan komen. Zou het pulserend laden inderdaad ook balancerend werken, Tsjakka!

Een lader kan alleen balanceren als de individuele spanning per cel kan worden gemeten. Dat wil zeggen dat voor een 12V systeem er tenminste 5 draden uit de lader moeten komen om de spanning van 4 cellen te kunnen meten en dan te balanceren. Een andere mogelijkheid is een enkele cel te laden tot een op 100mV nauwkeurig meetbare spanning. Elke cel kan dan worden opgeladen tot deze spanning is bereikt.
Ik heb een 'single cell charger' voor het balanceren van LFP cellen gebouwd.


De 'single cell charger' is geheel gemaakt van gerecycled materiaal:
Een oude transformator van een fotokopieermachine, waarvan de secundaire wikkeling opnieuw is gewikkeld met een stuk 6mm². Ik heb de transformator ooit bewaard omdat deze primair een condensator had voor het elimineren van stoorpulsen op het net en daarmee ook nog aan cos Phi verbetering deed en dat vond ik wel elegant.
De behuizing is van een oude lader waarvan de transformator was doorgebrand.
De gelijkrichter komt ook uit deze lader en is aangepast voor de nieuwe maximaal stroom van 10A.
De maximale gelijkspanning onbelast is 4,03V zodat ik zelfs de 'initiële lading' voor LFP cellen kan uitvoeren.
Kortom, het ziet er niet uit, maar het werkt wel.
Ik heb een aantal LFP cellen ingenomen die 'stuk' zouden zijn en 'niet te balanceren' zouden zijn. Na een paar dagen aan de lader heb ik de cel met een klemspanning van 2,64V weer op de 3,38V staan en ga ik door tot de spanning op de 3,42V staat. Daarna komt de andere cel in aanmerking voor een dergelijke behandeling en ga ik kijken of de cellen bij verschillende stadia van ontlading dezelfde spanning houden en dus 'in balans blijven'. Bij de ontlading ga ik dan ook de capaciteit meten en eens zien of deze ver onder de nominale waarde uitkomt. Verder ga ik de cellen eens parallel laden. Bij een grote onbalans zullen de cellen een spanningsverschil opleveren zodra ze van de lader worden gehaald en dat spanningsverschil moet dan toenemen bij ontlading. Zo niet, dan zijn de cellen perfect gelijk (en dat zal wel niet het geval zijn).


Dan ga ik de 'truckendoos' eens opentrekken om te zien of ik de capaciteit kan terugbrengen naar de nominale capaciteit of zelfs daarboven kan brengen. Wellicht kan ik net als bij het desulfateren van lood-zwavelzuur cellen, de LFP cellen 'opvoeren' (derde spoelpoort maken, uitlaatpoort 3mm verhogen en verbreden, timing van de inlaat veranderen door 2mm van de onderkant van de zuiger af te halen... Oude tijden herleven!).
I keep you posted!
Groeten Peper.

Ben ook met iets leuks bezig:
Digitale balancers, natuurlijk helemaal softwarematig te configureren, geen bossen draad om alle spanningen naar een management te sturen, maar alles simpel doorkoppelen met 2 draadjes....
Aan het eind komt er een hele riedel data uit:
spanning van de individuele cellen,
temperatuur in de buurt van het meetprintje
of de balancer wel of niet aan staat.

Oh ja, voor het gemak maar op NMEA-0183-formaat, zodat de data eenvoudig het boordnet op kan.

$FXXDR,U,3.26,V,VBAT2,C,70.1,C,TBAT2,S,0,N,LOAD2*49

$FXXDR,U,3.30,V,VBAT1,C,64.2,C,TBAT1,S,0,N,LOAD1*4B

Sow hé, dat klinkt goed!
Laat even weten als je het zover hebt!
Groeten, Peper.

Peper en It Paradyske zijn weer geweldig leuke dingen aan het bedenken. Ik vermoed dat ik nog lang niet toe ben aan dit soort accu-acrobatiek maar dat dacht ik ook toen ik met Dyneema in aanraking kwam. Nu zit mijn boot er vol mee. Over een paar jaar weten we waarschijnlijk niet beter dan dat LFP accutechnologie de norm is, mede dankzij dit soort wegbereiders. Blijf posten!

Dat klinkt geweldig! Maar per cel gaat dat digiding dan ook stroom omleiden of in een weerstand stoppen of zelfs de cel uitschakelen als de ontlading te gortig wordt? En alarm slaan als een cel uit de pas gaat lopen? Ben heel benieuwd naar waar dit heen gaat!
It Paradyske schreef :

Op een ander forum kwam ik een verhaal tegen over het moeilijk kunnen balanceren.
Normaal balanceren doe je door alle cellen parallel te schakelen en te laden tot +- 4V.
Als dit niet echt lukt ( nog steeds onbalans) dan het hele pakket (nog steeds parallel) ontladen tot 10% (+-2.2V) lading. Dan alles weer in serie en normaal opladen. 9 vd 10 keer schijnt dit te werken, er is nog wel onbalans in de geladen spanning, maar iedere cell heeft een gelijk aantal Ah geladen.

Dat heet “bottom balancing” en word gebruikt bij zeer hoge ontlaadstrpmen

Aardig om de defecte cellen van ons project weer te zien. De defecte cel is op verschillende wijzen gepoogd in het gareel te brengen. Paar etmalen parallel als pak gezeten, tweemaal individueel geprobeerd op spanning te brengen. Zou leuk zijn als het lukt, maar ben wat sceptisch of het ding ooit ok word.

Omdatde capaciteit van de defecte cellen verdacht veel lijkt op de helft vermoedt ok dat er twee pouches intern zitten en er één losgeraakt is of dat door kortsluiting er een verbindingslip gesmolten is.

rooiedirk schreef :
@rooiedirk:
Dit 'normaal balanceren' doe ik in elk geval niet. Je hebt weliswaar over alle cellen een gelijke spanning staan, maar je kunt niets zeggen over de stroom die er loopt en daarmee ook niets zeggen over de lading (stroom x tijd) per cel die je er instopt.
Bij het laden van een enkele cel kun je dat wel en zou je er in kunnen sturen. Dan weet je dus hoeveel lading er in de cel zit en welke klemspanning erbij hoort.

Dit snap ik niet... als je alle cellen met een gelijke spanning laadt, kun je geen onbalans in de spanning hebben. Die is immers gelijk voor alle cellen! De rest van de redenering klopt daarmee ook niet. Je kunt niet beweren een gelijke lading te hebben als je de stroom naar de individuele cel niet meet. Je gaat er dan vanuit dat de cellen een gelijke Ri hebben. Het zou waar zijn als de Ri van de cellen identiek is. Als dat inderdaad het geval is, is er ook geen onbalans om op te heffen, want die ontstaat door een verschillende Ri tussen de cellen...

Waaraan ik wel waarde hecht is het 'resetten' van een cel door deze heel diep te ontladen en dan weer opnieuw te beginnen. Dit lijkt erop te duiden dat LFP cellen toch een vorm van 'geheugen effect' hebben zoals NiCad accu's. Tot nu toe blijft men liever 'uit de buurt' van de 2,5V of lager. Mijn ervaring is dat dit wellicht iets overdreven is en dat je wel heel laag kunt gaan indien je daarna maar goed gecontroleerd kunt laden. Als de BMS/monitor van It Paradyske 'gematerialiseerd is', zouden we daar indrukwekkende data aan kunnen ontfutselen, die diepere inzichten geeft in hoe het nu echt werkt. Wat mij nu wel duidelijk is geworden, is dat 'diep ontladen' onbalans met zich meebrengt, die dan weer door balanceren moet worden opgeheven.
Groeten, Peper.

Peper schreef :
Als je het super nauwkeurig analoog wilt houden:


Dit maakten we in de 90er jaren. 10V instrument, LM431 instellen op 20V en je had de hele schaal voor 20-30volt. Als je de wijzer nog iets onder nul stelde in rust was het super lineair en precies. En geen temp. verloop.

@Peper,Nee bij bottom balancing (dankje boarderbas) begin je met lege cellen. Allemaal even leeg met een gelijke spanning. Dan set je alles weer in serie en ga je dus alle cellen met dezelfde stroom laden. Aan het end hebben alle cellen dus dezelfde lading ook al is de spanning (iets) verschillend.
Omdat de geladen celspanning een (kleine) spreiding vertoont kan dit nuttig zijn.
Als een cel echt stuk is(of half stuk) dan houdt alles op natuurlijk.

@paradyske

@ rooiedirk:
De omzetting naar serieel had ik gemist. Het serieel laden met dezelfde stroom en individueel ingestelde balancers is juist dat wat ik altijd heb voorgestaan.

@WnW:
Plaatje:






Is een 22V zener in serie met een 5V draaispoelmeter, dus meetgebied tussen 22 en 27V. Met de TL431 is de regelbaarheid mooier en stabieler voor temperatuur.

Groeten, Peper.

Als het duur en fancy moet:
Dot bargraph monitor met alarm voor boven en ondergrens (kun je zelfs de deep discharge limiet mee instellen).



Niet op 'bar' instellen, kost minimaal 10mA per brandend LEDje! Ledjes kunnen in passende kleuren worden gemonteerd.


In epoxy ingieten en het ding is IP67!
Groeten, Peper.