Onderwerp: Een alles etende regelaar voor accu's

Wat denk je: een 600 Ah bank qua lood is zo ongeveer te vervangen door/ te vergelijken met 300aH aan Litium?
Onbetaalbaar, maar dromen mag!

@Peper
Op de plek van je D1, 2, 3 kan je ook nog een supercap opnemen.


nl.aliexpress.com/item/1pcs-Fa...03-bc28-9816c939cd48

Dat komt de rust primair wel ten goede, ook de spannings regelaars.

Gepost met de officiële Zeilersforum-app

Airgead schreef : Wij hebben 200Ah loodzuur vervangen door 500Ah Lifepo. Het mooie is dat die 500Ah past in de ruimte waar voorheen de 200Ah zat. (ok daarvoor was er wat meer speling dan nu maar die speling was sowieso verloren ruimte). En onbetaalbaar? Niet volgens ons, zeker niet als je de levensduur tegen elkaar afweegt. Ook de laadefficientie zorgt ervoor dat Lifepo op de lange duur goedkoper uitkomt.

Airgead schreef :
Heel juist, maar dan heet het geen serie regelend element, maar een fly back converter. Die isoleert de ingang van de uitgang. De ingangen zijn parallel en de uitgangen zwevend. Die mogen dus in serie over elk galvanisch element.

Met loodaccu's gaat dit niet, de celspanning is te laag. De inwendige weerstand is te hoog en de dissipatie bij laden is een veelvoud van het verlies van de converters. De efficiëntie in combinatie met de levensduur maakt de LFP accu goedkoper dan een loodaccu met vergelijkbare prestaties. De tijd dat LFP accu's duur waren is zeker al 5 jaar achter ons.

Groeten, Peper.

Airgead schreef :
Een 600Ah loodaccu is goed te vervangen door 50/80 x 600Ah = 375Ah LFP accu als je beschouwd dat je een loodaccu maar tot 50% SOC kunt gebruiken en een LFP accu tot 20% SOC.
Bij een dergelijk gebruik heeft een loodaccu ca 500 cycli of 5 jaar levensduur. Een LFP accu heeft 2000 cycli (in de slechtste condities, er is al 6000 cycli gehaald).
De prijs van een LFP accu ligt op ongeveer €1 per Ah per cel. Bij 12V is dat 4 cellen en kom je op 4 cellen x 375Ah x €1 = €1500. Ik hoor graag een prijsopgave van je voor 6 cellen loodzwavelzuur accu van 600Ah. Dan moet je wel een beetje accu kopen, iets van AGM of gel want anders haal je die 500 cycli niet. Inmiddels is ook duidelijk geworden dat een AGM accu geen garantie is voor een lange levensduur.

Dus ja, een LFP accu heeft minder capaciteit dan een loodzwavelzuur accu en daarmee tevens een kleinere laadstroom nodig en een kortere laadtijd in verhouding met een loodzwavelzuur accu. Reken daar ook nog even bij dat je minimaal 30% en mogelijk wel 50% van de laadenergie dissipeert (Peukert effect) in een totale cyclus dan betekent dat, dat je een met een 600Ah loodzwavelzuur accu vergelijkbare LFP accu met ca een kwart van het vermogen al vol hebt. Bij 12V is 80A laadstroom voor een loodaccu het equivalent voor 20A laadstroom van een LFP accu.
En ik ben helemaal wakker hoor!

Groeten Peper.

PS. Ik zie dat Tulipe zijn ervaring ook meldt.
P

Je routing van de spoortjes verdienen nog wat aandacht

Wel spannend zo die 2 schroefjes




Verzonden vanaf mijn iPhone met Tapatalk

Ja, dat heb je wel eens met een prototype! Als de nieuwe binnen zijn zal ik ze posten.
Desondanks geen problemen gehad. Maar ja, je kunt in 4 maanden dood zijn en dan heb je er ook geen last meer van.
Groeten, Peper.

WADnWIND schreef :
Dat heb ik nooit overwogen omdat ik niet weet hoe laag de ESR van die supercaps is. Verder mogen de converters niet met condensatoren van een hele hoge capaciteit worden belast. Het was al een gokje of de condensator capaciteit van de cel geen problemen zou opleveren, maar praktisch lijkt dat niet het geval te zijn. (C = I.t = c.U 1Ah = 3600 A.sec of Coulomb dit is bij 3,6V [voor het gemak] het equivalent van 1000 farad) .
Verder staan supercaps niet bekend om een robuust diëlektricum... De converters kunnen 9 tot 36V nominaal aan. De supercaps die ik ken, houden bij 6V op... Dan zouden ze door een zonnepaneel met een Uoc van 22V 'gepoft' worden.
Dus maar de aanbevolen 100uf op de ingang en 10uf tantaal op de uitgang. Van die dingen weet ik zeker dat ze low ESR zijn. Ik verwacht dat de 16V tantaaltjes het bij 3 tot 4V goed zullen doen.
Groeten, Peper.

Oh ja, nog even dit: voor de nieuwe printen maak ik gebruik van 1206 10uf 50V condensatoren op de uitgang. Dit zijn geen elco's maar iets keramisch. Ik heb wel een beetje een hekel aan deze 'muizenkeutels' want het solderen is lastig. Ze zijn daarentegen wel lekker klein en hebben nagenoeg geen inductie in de aansluitdraden (duhuh, die hebben ze ook niet!)
P.

Interessant, waarvoor dank!

Tja, 6 stuks 6V 200 Ah tractie kost inderdaad ook wel een klap geld. Ik geloof dat ik zo'n dikke 1000 Euri kwijt was. Wel meer dan 500 laadcycli hoor, en gewoone natte accu's.

Ik snap het lagere verlies van de laad / ontlaad cylus van lithium, maar als ik 80A kan laden (aan 12V dus zo'n 1KW), dan wil ik dat ook kunnen.

Na lang twijfelen heb ik besloten de diesel generator na het zeilseizoen uit de boot te halen en niet weer terug te plaatsen. Hij is stuk, reparatie begroot 2000 Euro, en je komt slecht bij het kreng voor onderhoud in de motorruimte.

De enige manier buiten zonne energie en sleep generator om is dan laden via de motor. In voorkomende geval betekent dit zo'n 2 uur minstens de motor aan, daar wil je geen 8 uur, of laten we zeggen met het rendement rekening houdend 6 uur, van maken.

Ceramisch lastig solderen? Dan wordt het echt tijd voor ander gereedschap hoor. Die onderdelen zijn nu echt wel de standaard.
Superieure eigenschappen en veel robuuster dan tantaal.

Denk erom 80A is snelladen en is de moord voor elke accu en voor loodzwavelzuur al helemaal!

Chinese diesel dynastart van 48V en 5kW:



Zicht op cylinderkop met klepdeksel en [rode] kleplichter.



generatorzijde.



repeteerstarter bij lege accu... (moet je echt de kleplichter gebruiken, anders krijg je het ding niet door de compressie)
306CC (het lijkt wel een Peugeot!)
Starten uit de 48V accu via een BLDC controller.
Lucht gekoeld (dus wel een herriemakertje).
Niet het mooiste model, maar hij doet het wel!

Groeten, Peper.
Iets van €900 inc alles.

Peper schreef :
Peper,
die supercaps hebben een extreem lage esr. ik bedoel dus op het knooppunt van lader, solar en dynamo. Dat is geen capacitieve belasting voor de invertertjes, de supercap staat er voor.
Die supercaps leveren tot 10tallen amps! Ze starten er zelfs auto's meerdere keren op. ik heb er al eens de motorfiets van dochters aanhang mee gestart.
in de link staat dus een supercap in serie van 83F bij 16 volt.
Machtig ding!

80A laden is niet mis mee in mijn geval. Met erg lage stroom laden schijnt slechter te zijn, en de 80A verdeelt zich over 3 accu's (welke per stuk uit 2 stuks 6V in serie zijn)
Je moet de stroom altijd in relatie tot de capaciteit van de accu bezien. (600 Ah is wel ff wat anders dan een 80 Ah accu zum bleistift)

By the way: Jouw oplossing is prima, maar het zoeken naar goede argumenten voor jouw oplossing lijkt een beetje een bias te geven in je antwoorden: ook niets mis mee , maar komt de precisie van kijken naar de materie niet ten goede. (= geen kritiek)

roozeboos schreef :
Inderdaad.

Een nadeeltje is wel dat je accumonitor niet meer kan bijhouden wat je nu eigelijk laadt. Maar dat geld ook, in wat mindere mate, voor balancers die wat laadstroom 'opeten'.

@WADnWIND:
De converters kunnen 9 tot 36V aan, met een piek tot 40V, de 'gewone zonnepanelen' gaan tot 22V, er zijn zonnepanelen die tot 45V gaan.
Een 16V supercap zou wel kunnen bij een 'uitsluitend motor' aandrijving. Ik heb ze 20 jaar geleden al gezien in gebruik als spanningsuitval alarm van een beademingsmachine.

Zijn ze er ook in 40 of 50V uitvoeringen? Dan blijf ik recht doen aan de 'alles etende' eigenschap van het laadsysteem. Dat is voor mij wel een voorwaarde.

Of ze echt nodig zijn blijft ter discussie. Laden uit een 'Laskar gelijkrichter' (Dubbelfasig 50Hz acculadertje van 4A) levert bij vollast geen rimpel van 100Hz op. De rimpel is een 100kHz rimpel en komt van de schakelfrequentie van de converter.
Zou de converter geen 'softstart' en 'boundary mode' kennen, dan gaat zo'n supercap wel lekker werken. Variaties in de toevoer van energie worden door de converters goed opgevangen.
Wat wel leuk is van zo'n ding: zet hem met een Schottky aan de 12V en sluit er dan de marifoon op aan. Als je er een motorfiets op kunt starten kun je bij uitval van je boordnet toch nog de K.N.Z.H.R.M. mee oproepen... Oh nee, dat was vroeger, toen de 'Oudendijk' nog in Vlieland lag.

De föhn en de pincetten zijn in huis, nu de condensatoren nog!
Groeten, Peper.

rooiedirk schreef :
Ja, dat is waar als je werkt met een coulombcounter. Monitoren via de spanning kan bij LFP accu's juist erg goed, ze worden door hun lage inwendige weerstand niet warmer (ja, bij 80A mogelijk wel) en hebben ook door die lage inwendige weerstand ook geen spanningsval voor de spanningsmeting. De daling van de spanning bij het loskoppelen van de lader zou een indicatie kunnen zijn van zelfontlading, maar dan zou deze door moeten zetten en de cellen uiteindelijk leeg moeten maken. Nou dat lijkt me pittig, want ik heb inmiddels een 90Ah cel 5 jaar geleden opgeladen en daar is nu 10mV 'uit'. Misschien wel door het meten.

Maar ja, jij levert terug aan de haven... Dan heb je een coulombcounter nodig om te zien of je niet belazerd wordt.

Groeten,Peper.

solderen doe je met een soldeerbout, Peper. kleine onderdeeltjes met een klein soldeerpuntje. En dun tin. Niet met een fohn.
Wil je met hete lucht solderen dan heb je daar een reflow oven nodig.
gisteren nog gebruikt:

en 7 minuten later is het volgende het resultaat, gesoldeerd volgens een voorgeprogrammeerd temperatuur verloop:

Ik zie een samenwerking in het verschiet

(Veel leuker dan dat gebrom )

Nou, hij heeft de wedstrijd 'verplassen' in elk geval gewonnen.
Groeten, Peper.

ja sorry, zeg dan niet dat je met een fohn soldeert.
je gaat toch ook niet schilderen met een afwasborstel?

Thermal runaway

Forumlid Sprokkie vroeg mij in een pb-tje of ik meer wist over ‘thermal runaway’ bij Li-ion accu’s. Ik wist dat dit mogelijk was, maar heel specifiek was ik hier niet mee op de hoogte. Ik ben het internet gaan afzoeken op ‘thermal runaway’ en één van de bruikbare links was:

en.wikipedia.org/wiki/Thermal_runaway#Batteries

Een nova en super nova explosie van een ster zijn de omvangrijkste vormen van thermal runaway die tot nu toe bekend zijn. Zou er een big bang zijn geweest en daar lijkt het sterk op, dan is dat de grootste thermal runaway ooit. Een thermal runaway van deze omvang zal niet meer voorkomen.

Thermal runaway bij batterijen en accu’s:
Nou daar heb je het gesodemieter! Lithium accu's zijn gevoelig voor thermal runaway. De Li-polymeer accu's zijn de 'ergste', gevolgd door de accu's met Cobalt in het anode materiaal.
Lithium Titanaat LiTiO₃ accu's zijn veel veiliger en het wordt dan is opeens ook duidelijk waarom je die dingen wel met 10c(!) mag laden. Het Titanaat is niet sterk reactief in combinatie met water.
Lithium Ferro Phosphaat cellen zijn ook niet gevoelig voor thermal runaway, mede doordat er onbrandbaar elektrolyt wordt gebruikt en het niet sterk reactieve Ferrofosfaat wordt gebruikt. Is dit de achterliggende reden dat er geen meldingen zijn van ontplofte LiFePO₄ cellen?

Duidelijker kan ik het niet maken. De LiTiO₃ en de LiFePO₄ cellen zijn de veiligste cellen om te gebruiken.
Alle cellen met Cobalt erin moeten op thermal runaway worden bewaakt met een temperatuurprobe en moeten een vorm van koeling hebben. Dat is te doen door de accu op te bouwen met de klassieke cilindervorm, zodat er luchtcirculatie tussen de cellen door kan plaatsvinden. In sommige elektrische voertuigen wordt zelfs vloeistofkoeling gebruikt om de thermal runaway te stoppen door aan de accu thermische energie te onttrekken om zo de kettingreactie te dempen.
In dit licht is het raar dat sommige autofabrikanten juist de accu's warm laten worden om de terugloop in capaciteit in de winter te compenseren... Ze maken alvast een 'beginnetje' aan de thermal runaway. Ze gebruiken die warmte dan wel voor het ontwasemen van de voorruit, dat wel. Dit vind ik typisch een geval van 'een kwartslag voor afbreken stoppen met aandraaien'.
Doordat de Lithium-Cobalt verbindingen zo reactief zijn, kun je een accubrand van deze cellen niet blussen met water. Zodra water in contact komt met de Cobaltverbinding van de anode neemt de reactie in hevigheid toe. Poederblussers geven geen voldoende dichte laag om deze accu’s goed te blussen. Er bestaat een blusmiddel in poedervorm dat een dichte keramische laag over de brandende accu’s achterlaat. Een soort van ‘glazuur over aardewerk’. Voorlopig is deze blusmethode de enige die een accubrand van LiCoMnO accu’s kan doven.
Op een boot met deze accu's aan boord ben je dus de Sjaak als je boot afborrelt door een gat in de romp. De kortsluiting van het instromende water zorgt voor het begin van de thermal runaway en zodra de cellen door de toegenomen druk open barsten en het water de cel instroomt, dan zorgt dit voor een toename van de thermal runaway en eindigt je boot in een ‘Super Nova’…
Lig je in de box naast een nieuwe elektrisch aangedreven boot met Lithium Cobalt Manganaat accu’s en de naam ‘Super Nova’… nou dan kun je maar beter een plaatsje opschuiven!

Groeten, Peper.

Uit opa's voorleesboek:

Coulomb counting bij individueel te laden cellen

De meeste accubatterijen worden serieel geladen zodat je ze tijdens het laden ook kunt gebruiken. De opgeslagen en weer afgenomen capaciteit kan worden gemonitord door een Coulombcounter. Hiermee zie je dan hoeveel lading er in en uit de accu gaat. Doordat een loodzwavelzuur accu een verlies heeft in de vorm van dissipatie van warmte door de inwendige weerstand en een verlies door elektrolyse van het elektrolyt, zal er meer lading in de accu moeten worden gestopt dan dat er uit kan worden gehaald.
Het verlies door dissipatie van warmte is afhankelijk van de laad en de ontlaad stroom en de Duitser Peukert heeft hiervoor een algoritme uitgevonden. In het kort komt het hierop neer dat de toegevoerde lading gelijk is aan de afgegeven lading maal de Peukert factor bij een bepaalde stroomsterkte. Varieer je de stroomsterkte dan zal het Peukert effect ook variëren. Bij een hoge stroomsterkte is het verlies in de accu hoog en bij een lage stroomsterkte is deze laag. Naarmate de accu 'verslijt' zal de Peukert factor ook veranderen (lees verslechteren) en zal er veel meer lading in een 'oude accu' worden gestopt dan dat er uit wordt gehaald. Voor loodzwavelzuur accu's in een stationaire toepassing met een vaste ontlaad stroom, is de Peukert factor een zinvolle reken tool.
Op een boot of in een kampeerauto kan de ontlaad stroom van de service accu sterk variabel zijn en wordt de Peukert factor meestal ingesteld voor de gemiddelde ontlaad stroom. Voor die Coulombcounters waar de Peukert factor kan worden ingesteld, betekent dit dat ze door de instelling van een 'gemiddelde' waarde voor de Peukert factor, de Coulombcounters ook maar een 'gemiddelde' nauwkeurigheid hebben.
De Peukert factor voor loodzwavelzuur accu's ligt tussen de 1,1 en 1,6 (met nog een paar digit's achter de komma). Een waarde van 1,1 geldt voor AGM en sommige gel accu's en de waarde van 1,3 tot 1,6 voor de 'klots accu's'. Een nieuwe ‘natte’ accu kan beginnen met een Peukert factor van 1,08 en bij zijn 'end of life' kan de Peukert factor zijn opgelopen tot 1,7. Meestal heeft het 'baasje' van de accu dan zo genoeg van de slechte prestaties van de accu dat deze wordt vervangen.

Dit topic gaat over LFP accu's en het bovenstaande is alleen voor de situatieschets bij ombouw naar LFP accu's. De LFP accu benadert de ideale accu dermate, dat de Peukert factor voor dergelijke accu's op de 'ideale waarde' wordt gesteld, te weten '1,00' (of nog een 0 erachter als je dat wilt). Bij een op/ontlaad rendement van 95% voor een LFP accu, past een Peukert factor van 1,052. Hierbij wordt afgezien van de invloed van de stroomsterkte bij laden en ontladen. Deze invloed verhoogt de Peukert factor, maar dit is niet reëel voor LFP cellen en valt nadeliger uit dan de werkelijkheid. Daarom wordt geadviseerd voor LFP cellen de Peukert factor op 1,000 te stellen voor de meest accurate weergave.
Het op/ontlaad rendement van LFP accu's is gedurende de leeftijd van de accu stabiel. De levensduur van een LFP accu wordt op uitsluitend de afname van de capaciteit gewaardeerd, er zijn nog geen cijfers over toename van dissipatie in de vorm van warmte binnen het bereik van 20% tot 100% SOC naarmate de accu ouder wordt (geldt voor LFP accu’s, niet voor LCM accu’s). Heeft u een service accu met LFP cellen en laadt u die serieel via een Coulombcounter, waarvan u de Peukert factor kunt instellen, dan is de waarde van 1,000 een goede waarde om op de Coulombcounter in te geven. Zou de Coulombcounter na een cyclus nog capaciteit 'over hebben', dan kan met het aanpassen van de waarde voor de Peukert factor de 'boekhouding' kloppend worden gemaakt. Heeft de Coulombcounter een temperatuur sensor, dan wordt het moeilijker omdat LFP cellen nauwelijks in temperatuur variëren bij laad en ontlaad stromen tot 0,5c en de Coulombcounter hier wel rekening mee houdt. Dit zou de nauwkeurigheid van de meting kunnen verlagen.
Een individuele cellader werkt buiten het circuit van de Coulombcounter. De lading die de celladers uiteindelijk in de accu stoppen, kan niet via een shuntweerstand worden gemeten, want de laadstroom loopt niet door deze shuntweerstand. De ontlaad stroom loopt wel door deze weerstand zodat de lading die de accu verlaat wel door de Coulombcounter wordt gemeten. Heeft u een cumulatieve Coulombcounter die als een boekhouder credit en debet bijhoudt, dan zal deze na verloop van tijd gaan 'schreeuwen' dat de accu leeg dreigt te raken omdat er geen lading bijkomt die via de shuntweerstand wordt aangevoerd. Voor een aantal potentiële 'overstappers' van loodzwavelzuur accu's naar LFP accu's met individuele celladers is dit een reden om niet over te stappen, 'de (dure) Coulombcounter doet het dan niet'. Voor hen heb ik goed nieuws!

De individuele celladers werken met DC-DC converters. Voor elke cellader geldt dat de aangeboden gelijkspanning/stroom tussen 9 en 36V wordt omgezet naar een spanning van maximaal 3,4V en bij de 30W uitvoering een maximale stroomsterkte van 9A. De omzetting heeft een rendement van 80% tot 90% en dit is afhankelijk van de hoogte van de aangeboden spanning. Bij de nominale spanning van 24V is het rendement van de converters rond de 90% in vollast.
De celladers worden parallel aangesloten en er is één gemeenschappelijke toevoerende ader en één gemeenschappelijke afvoerende ader. De afvoerende ader kan op de 'accukant' van de shunt worden geplaatst en zo kan de stroom en de stroomrichting worden gemeten. Dan is er informatie over de stroom die naar de converters loopt om de cellen te laden (blauwe pijltjes). Stroom x tijd = lading en de lading naar de converters kan worden gemeten en wordt via de shunt in mindering gebracht op de lading die aan de belasting wordt geleverd. Dit gaat automatisch omdat in de meetshunt de stroom naar de converters tegengesteld aan de belastingstroom (rode pijltjes) uit de accu loopt.
Lading vanaf de output naar de input van de converters is er niet, er is niet eens een elektrische verbinding die lading kan transporteren (Galvanische scheiding), dus dat zit wel goed.



Dit is ontdekt in het meetlab, waar de Victron Coulombcounter BMV600 wordt gebruikt in de testen van de LFP cellen. Door de stroom voor de ingang van de converters in tegengestelde richting ten opzichte van de 'ontlaad stroom' door de shunt te laten lopen ontstaat een vereffening van de lading voor opladen en ontladen en kunnen we gaan ‘boekhouden’.
In eerste instantie werd met de Coulombcounter alleen de ontlading gemeten om de capaciteit van de bank te monitoren na ontladingen met verschillende stroomsterkten. Daar zaten onverklaarbare verschillen in, totdat werd ontdekt dat de Coulombcounter een programmeerbare Peukert factor had en dat deze op 'loodzwavelzuur accu' stond. Ja, dan geeft een ontlading met 50A heel andere resultaten dan een ontlading met 10A, want het verlies van energie in een loodaccu is bij 50A groter dan bij 10A. Bij LFP accu’s is dat verschil veel kleiner omdat het verlies op zich al veel kleiner is.
De cellen worden individueel geladen via 20W DC-DC converters, de 'boekhoud functie' van de Coulombcounter kon daarom niet worden gebruikt. De Coulombcounter verwerkt de ingaande en uitgaande lading in 'één boekhouding' van de lading. Dit houdt in dat de ingaande Coulombs van de converters worden verrekend met de uitgaande Coulombs van de belasting. Dat levert een meetfout op. Voor de uitgaande Coulombs geldt de Peukert factor 1 en dat is wel accuraat. Voor de ingaande Coulombs via de converters wordt de bruto waarde gemeten van vóór de converters. Die converters hebben geen rendement van 100% of 95%, maar van 80 tot 90%. Uiteindelijk wordt lading verbruikt om de converters te laten werken en is er verlies in HF transformator kernen van de converters. Dit maakt dat er minder lading in de cellen komt, dan dat er via de ingang van de converters wordt opgenomen. De boekhouding loopt weliswaar minder uit de pas dan bij het weglaten van de lading die de individuele celladers aanbrengen, maar nauwkeurig is het niet. Dit wordt ook nog eens versterkt door het verschil in spanning tussen de 'oplaad kant' en de 'ontlaad kant'.
Dan is het mooi als de Peukert factor kan worden ingesteld.
Bij individueel laden van de cellen is er door het verlies in de converters een verlies bij het laden aanwezig. Bij het laden met een conversie rendement van gemiddeld 85% (en 15% verlies) voor de converters past een Peukert factor van 100/85 = 1,176.
Bij het ontladen is er een rendement van 95% (en een verlies van 5%) en past een Peukert factor van 1,052.
Voor de Coulombcounter moet in dit geval een gemiddelde voor de waarde van de Peukert factor worden ingegeven om de invloed van de verliezen te compenseren. Zo zou de Coulombcounter bij instelling van 1,050 de werkelijkheid redelijk moeten benaderen bij het gebruik van individuele celladers voor LFP accu's.
Er wordt hierbij geen rekening gehouden met de invloed van de stroomsterkte voor laden en ontladen op de Peukert factor (dat hoeft ook niet bij LFP cellen) maar als er een Peukert factor wordt ingevoerd (anders dan 1,000) heeft de stroom die de coulombcounter meet, wel invloed op de totale berekening en daarmee op de nauwkeurigheid van de ‘boekhouding’ van de Coulomb counter. Stel je de Peukert factor op 1,000, dan wordt er geen rekening gehouden met de invloed van de laad en ontlaad stroom in de verliezen. Dat is passend voor LFP accu’s. Zij kennen bij elke vorm van laden een minimaal verlies vanwege de lage inwendige weerstand.

Worden we nu belazerd door de Coulombcounter of belazeren we onszelf door de Peukert factor van de Coulombcounter aan te passen... Coulombcounters in 'boekhoudkundige' monitoring van de lading zijn notoir onnauwkeurig door de vele variabelen die maar ten dele kunnen worden beheerst. Veroudering van de loodaccu is daar één van.
In het manual van de gebruikte Coulombcounter wordt dit aangegeven en in hetzelfde manual wordt geadviseerd met enige regelmaat de Coulombcounter opnieuw in te stellen en de waarde van de Peukert factor aan te passen. De Coulombcounter kan door te 'spelen met de Peukert factor' op de werkelijkheid worden aangepast en er is geen sprake meer van ‘nauwkeurigheid’. Een technicus spreekt dan niet meer over een meter maar over een indicator.
Er zijn Coulombcounters die per cyclus zichzelf opnieuw instellen aan de hand van het verloop in de vorige cyclus. Zo wordt de boekhouding dan kloppend gemaakt, maar het blijft ‘creatief boekhouden’. Voor een 'straight' technicus is dat vloeken in de kerk, voor de meer pragmatische zeiler is dit acceptabel.

Gebruikte Coulombcounter: Victron BMV600
Gebruikte LFP cellen: capaciteit variërend tussen 120 en 160Ah om 'onbalans door capaciteitsverschil' te veroorzaken.

Groeten, Peper.

Floaten… of toch met beide voeten op de grond

‘Float charging’ is een begrip uit de loodzwavelzuur accu technologie maar overal waar accu’s worden gebruikt wordt dit begrip naar voren geschoven om accu’s lang buiten gebruik te hebben en het effect van zelfontlading te compenseren.
Zelfontlading komt voor bij bijna alle soorten galvanische cellen, de enige die er veel minder ontvankelijk voor zijn, zijn de Lithium batterijen en -accu’s. Een ouderwetse kool-zink batterij is een jaar na fabricage helemaal leeg. De modernere alkaline batterijen houden het niet meer dan 3 jaar vol en zijn dan leeggelopen. Een loodzwavelzuur accu kan maximaal 3 jaar ‘op de plank’ staan als deze geheel geladen is weggezet. Loodzwavelzuur accu’s sulfateren als ze worden ontladen, maar ook als zij worden ‘zelfontladen’ en een door zelfontlading leeggelopen accu is meestal onherstelbaar beschadigd. De eerste NiCad accu’s waren berucht om hun zelfontlading. Met de introductie van de NiMH accu’s werd een flinke verbetering bereikt op het gebied van zelfontlading.
Lithium batterijen zoals die op moederborden voor computers worden gebruikt, gaan heel lang mee (10 jaar is geen uitzondering). Nu hoeft zo’n knoopcel geen enorme vermogens te leveren dus als je van het stroomverbruik uitgaat zou de cel ook inderdaad wel 10 jaar mee kunnen gaan. Ga je uit van de zelfontlading dan zou bij 5% zelfontlading de Lithium knoopcel met het normale verbruik ingerekend, in 5 tot 6 jaar leeg moeten zijn. Dat zijn ze meestal niet en de recycling moet de cellen van de moederborden halen voordat deze kunnen worden verwerkt omdat ‘sluiting’ van deze kleine cellen een grote brand kan veroorzaken. De Lithium batterijen kennen nauwelijks zelfontlading.

Herlaadbare Lithium ion cellen hebben vergelijkbare eigenschappen en hebben iets meer zelfontlading dan de lithium knoopcellen. Desondanks kan de moderne Li-ion cel -van welke technologie dan ook- kan 5 jaar ‘op de plank’ staan en nog steeds geladen zijn.
Float charging is het doorlopend toevoegen van een klein beetje lading om de zelfontlading te compenseren zodat de accu zijn lading behoudt en na de gebruikspauze weer voor 100% kan worden ingezet. Heeft een accu geen zelfontlading of heel weinig zelfontlading, dan is ‘floaten’ niet zinvol.

Float charging werd populair door de NiCad accu’s omdat deze een hoge mate van zelfontlading kenden. De beste methode was de NiCad geheel te ontladen en dan weg te leggen om deze dan voor gebruik weer op te laden. Dan had je nooit een opgeladen accu paraat en dat kwam niet goed uit. Zette je de accu in een druppellader dan had je wel een volle NiCad accu ter beschikking.
Loodaccu’s kennen ook zelfontlading alleen niet in die mate waarin dit bij NiCad accu’s voorkomt. Hier komt bij dat een ontladen loodaccu kapot gaat en dat de ‘leegstand’ uiteindelijk een nieuwe accu gaat kosten. In dit geval is ‘floaten’ een bescherming van de investering naast het onmiddellijk gebruiksklaar houden van de accu.
Li-ion herlaadbare cellen kennen nagenoeg geen zelfontlading en ‘floaten’ is niet nodig om de accu gebruiksklaar te houden, tenzij de accu een gebruiksfrequentie heeft van eens in de 4 jaar. Let wel, doorlopende monitoring van de accu betekent ook een doorlopende stroom/lading afname van de accu en doet zich voor als ‘zelfontlading’, maar is dit niet in de ware zin van het woord.
Li-ion accu’s zijn gevoelig voor ‘overladen’ en het aanbrengen van een float charge op een volle Li-ion accu is gelijk aan overladen. Of de accu hier last van heeft wordt geheel bepaald door de laadstroom die bij het ‘floaten’ wordt gebruikt. Is die stroom 0, dan is er geen sprake van het toevoegen van lading aan de accu en kan de accu niet worden overladen. Om te spreken van ‘float charge’ moet er lading aan de accu worden toegevoegd. De accu ‘op spanning houden’ zonder dat er stroom loopt en er lading wordt aangebracht, is geen ‘float charging’ en kan de accu ook niet overladen.

Het aanleggen van een float charge is een overblijfsel van de NiCad en NiMH en de Loodzwavelzuur accu’s. Het gebruik van een ‘float charge’ ligt ook vast in ons gedrag als pleziervaartschippers. We komen zaterdag morgen op de boot en we willen na het innemen van de victualie meteen van wal steken, want het weekend duurt maar twee dagen en dat willen we ten volle benutten. Wat we zeker niet willen is wachten totdat de service accu ‘vol’ zit en dus wordt deze sinds de vorige vaart direct na aankomst ‘gefloat’, dan kunnen we meteen de haven uit en aan het weekend op het water beginnen.
Voor Li-ion accu’s geldt: ‘laat ze vol achter, dan zijn ze nog steeds vol als je weer terugkomt’ en dat is voor de doorgewinterde loodaccu gebruiker geheel tegen de haargroeirichting in.
Het kan nog erger, je laat de accu ‘half leeg’ achter en gaat na het weekend zorgeloos naar huis. Bij een doorgewinterde loodaccu gebruiker kan dit aanleiding geven tot een insult, bij andere ‘loodaccuschippers’ wordt je uitgemaakt voor onverantwoordelijk of een zorgeloze gek. Zij zijn zo gewend dat er iets in het vat moet zitten en dat dit vat ook helemaal vol moet zitten, dat dit niet in hun denkwijze voorkomt of zelfs kan voorkomen.
Is dit onverantwoordelijk? Een zeilschipper uit Workum: “Met de loodaccu’s deed ik ongeveer 6 jaar. Ze zaten altijd aan de lader als ik ‘binnen’ was en ik voer altijd met volle accu’s uit. Nu met de Li-ion accu’s leg ik deze niet meer aan de lader, maar als ik weer op de boot kom zijn deze niet merkbaar leger! Voordat ik bij Kornwerderzand aankom -dat stukje vaar ik meestal op de motor- zijn de Li-ion accu’s weer helemaal vol en dat komt niet door de zonnepanelen, want die heb ik niet. De acculader voor de nieuwe accu’s gebruik ik alleen na zonsondergang als de kajuitverlichting en de koelkast aanstaat. Tot nu toe is eigenlijk de motor voldoende om de accu’s vol te houden en hoef ik de accu’s maar zelden te laden.”

Kan ‘float laden’ kwaad?
Bij loodaccu’s niet echt. Een loodaccu heeft zelfontlading en met een goed ingestelde float lader geeft net zoveel lading af als de accu aan zelfontlading verliest.
Wat als de ‘float lader’ voor de loodaccu te laag staat afgesteld? Dan komt er minder lading binnen dan dat er met de zelfontlading verdwijnt. Dat is nog altijd gunstiger dan zonder float lading de accu te laten staan.
Wat als de ‘float lader’ te hoog staat afgesteld? Dan wordt de accu warm en verdampt er elektrolyt en daarnaast ontstaat elektrolyse van het elektrolyt. Het knalgas dat nu ontstaat heeft maar een kleine vonk nodig om te ontploffen en een accubrand te veroorzaken.
Met een hoge float charge help je een onderhoudsvrije loodaccu naar een vroegtijdig einde, want je kunt het verdampte elektrolyt niet aanvullen. (ja, daar zijn wel wat truckjes voor, maar dat valt niet onder de normale omgang met loodaccu’s, dat is meer ‘Zen en de kunst van accuonderhoud bij onderhoudsvrije accu’s’).
Bij Li-ion accu’s kan het wel kwaad! Zij hebben nauwelijks zelfontlading en zodra de accu ‘vol’ is wordt deze door de ‘float lading’ overladen. De cellen worden warm en het elektrolyt vergast en de druk in de accu wordt zo hoog dat deze bol gaat staan en in enkele gevallen zal het gasvormige elektrolyt worden ‘afgeblazen’ via een veiligheidsklep. Bij enkele soorten Li-ion accu’s is het elektrolyt brandbaar en het door de temperatuursverhoging gevormde gas is dat ook. In deze situatie is een klein vonkje genoeg om de accu te laten ontploffen en een accubrand te veroorzaken.

‘Float lading’ van in serie geschakelde li-ion cellen is reden voor de z.g. ‘onbalans’ in de celspanning van de samenstellende cellen. Door de serieschakeling van de cellen krijgen deze te maken met dezelfde laadstroom. De cellen met de laagste capaciteit zijn dan het eerste ‘vol’. De laadstroom blijft gelijk en de reeds ‘vol geladen’ cellen worden ‘overladen’, hun elektrolyt gaat ‘vergassen’ door de hoge temperatuur in de cel en er ontstaat ‘sudden cell death’. Het gebruik van een balancer/limiter voorkomt dit omdat deze de spanning over de individuele cel begrenst. Alle beschrijvingen van ‘sudden cell death’ zijn bij cellen in serieschakeling, die niet zijn gecontroleerd op identieke capaciteit en niet worden beschermd door balancer/limiters.
Een andere mogelijkheid is het gebruik van een lader per cel die is begrensd op de maximale celspanning, dit is vergelijkbaar met de werking van een balancer/limiter bij het laden van cellen in serie. Een volle cel kan dan niet worden overladen omdat er geen voldoend hoge spanning voor wordt afgegeven.
“Maar dat is dan toch ‘floaten’?” Nee dat is het niet. Er loopt bij die spanning geen stroom meer door de cel en dat is nodig om lading binnen te brengen en de cel eventueel te overladen.
“Kun je de cel ‘eeuwig’ op die spanning houden?” Daar heeft het alle schijn van, maar dat is nog niet uitgeprobeerd. Natuurkundig betekent ‘geen stroom’ ook geen lading (= stroom x tijd) maar ook geen vermogen (= stroom x spanning). Geen vermogen betekent geen warmte en daarmee ook geen vergassen van het elektrolyt en geen druktoename in de cel. Geen warmte betekent geen temperatuurtoename en geen brandgevaar en geen ‘sudden cell death’.
Ik ga het testen. Ik heb een standaard installatiebehuizing voorzien van een koelblok van ‘koninklijke omvang’ en de kast aan de rugzijde voorzien van een venster. Om de IP76 classificatie niet meteen helemaal te ondermijnen, heb ik het koelblok met MS Polymeer lijm/kit achterop de kast vastgemaakt.


Koelblok op de rug van een installatiekast.

In de kast zit verder een rails met rijgklemmen zodat het printje met de converters onafhankelijk kan worden aangesloten. Het printje wordt met de converters tegen het koelblok gemonteerd zodat de ontwikkelde warmte goed kan worden afgevoerd.


Kast met rijgklemmen en de converter print.

De converters ‘slaan af’ bij een te hoge temperatuur en daarmee is koeling niet noodzakelijk, maar de converters blijven langer in bedrijf als de ontwikkelde warmte wordt afgevoerd.
Er wordt een 4 x 72Ah LFP accu aangesloten op vier 30W Mornsun converters. De converters worden ingesteld op een vaste uitgangspanning van 3,4V. De Mornsun converters worden gevoed door een 15V SMPS die oorspronkelijk werd gebruikt voor een LCD monitor. De stekker gaat in de wandcontactdoos ‘and now we wait’. Eén maal per week worden de celspanningen gemeten en genoteerd. Dan wordt de accu ‘van de lader’ gedurende een half uur belast met een 55W halogeen lamp (hierbij wordt 4,5A x 0,5h = 2,25Ah aan de accu onttrokken). Daarna worden de celspanningen weer gemeten en genoteerd. De accu krijgt een week de tijd om weer op te laden.

Foutcondities:
-De accu kan in een week niet meer geladen worden tot de oorspronkelijke 3,4V per cel of 13,6V voor de gehele accu. (het oplaad/ontlaad rendement is dramatisch verslechterd.)
-De cellen hebben een onderling spanningsverschil van meer dan 100mV. (Er is een zeer groot verschil in celcapaciteit ontstaan.)
-Er staan cellen bol of er zijn cellen via het veiligheidsventiel ‘ontgast’. (Er zijn cellen overladen en er is ‘Sudden Cell Death’ opgetreden.)

De test start 1 december.
“Mesdames et messieurs, faites vos jeux!
Rien ne va plus”
de centen zijn niet meer van u!
Jullie kunnen inzetten op de uitkomst, maar niet bij mij, dan is het illegaal gokken en daar doe ik niet aan.

Gaat dit goed, dan betekent het dat LFP accu’s, die met een individuele cellader worden geladen gedurende de tijd tussen 2 vaartochten op die cellader aangesloten kunnen blijven op de walstroom en vol zullen ‘staan wachten’ op de volgende afvaart. Is dit nodig? Niet voor de LFP accu’s, wel voor de loodaccuschippers die niet van hun oude gewoontes af kunnen komen.
Verder zou dat ook betekenen dat een zonnepaneel blijvend op de installatie kan worden aangesloten, want de cellen kunnen niet worden overladen. Mooi toch? Je stapt zondagavond van de boot af en als je vrijdag weer aan boord komt, zit de accu weer vol. Nou, ja dan moet je niet vergeten hebben de kajuitverlichting uit te doen en de marifoon af te zetten.
“En de koelkast!” Nou dat hangt er vanaf, een koelkast die goed is geïsoleerd en niet wordt geopend, gebruikt maar heel weinig vermogen. Heb je voldoende vermogen aan zonnepanelen ‘op het dak’, dan kan de koelkast gewoon ‘aan’ blijven. Kom je vrijdagavond laat aan boord en je vraagt “Schat, staat de Bokma koud?” Dan zou je als antwoord kunnen krijgen: “Ja en je vreten ook!”

Groeten, Peper.

Als er ooit een prijs komt voor langste post , peper jij verslaat iedereen