Onderwerp: Een alles etende regelaar voor accu's

Ik zuig het niet uit mijn duim. Er staat (stond) hier een uitgebreide post van Peper zelf waar hij aangeeft niet langer zonder belang te handelen. Collectief vergeten.

Saeftinghe schreef :
Dat bedoel ik, en daarmee is het niet belangeloos

Maar nogmaals, het is heel erg prima wat jij of wie dan ook doet als gepensioneerden. Een jonger werkend iemand echter, iemand die geen pensioen ontvangt waar hij zijn dagelijkse kost van betaalt, zal hoe dan ook in zijn levensonderhoud moeten voorzien. Door bijvoorbeeld dezelfde activiteiten die jij zoleuk vindt,en hij wellicht net zo leuk, niet gratis maar tegen betaling te doen. Hij kan natuurlijk niet anders! Er moet gegeten worden. En wonen is ook al niet goedkoop voor de jonge werker, ja.. voor veel gepensioneerden met eigen huis (een vanzelf groeiend flink vermogen voor velen van hen) wel. Tegen de tijd dat een jonger iemand zijn pensioen ontvangt, als ie dat nog ooit krijgen gaat, kan hij ook de filantroop spelen en iedereen voor weinig of niets helpen (mits pensioen omstandigheden gelijk blijven aan die van nu...). Want voor hem geldt dan ook vast dat hij liever nog bezig is en actief blijft, lekker onder de mensen zijn en je klusjes doen. In ruil voor voldoening, een biertje en zingeving. En soms een voordeeltje.

Dat "er kan alleen nog maar gedacht worden aan geld" kan hij, de jongere werker van nu, dan ook achter zich laten zodra zijn pensioen voor hem zorgt. Maar tot die tijd moet de werkende van nu inderdaad denken aan geld, aan zijn inkomen. Het is van alle tijden. Al was het vroeger toch net iets anders dan nu.. in een toentertijd minder complexe samenleving... Met een gegarandeerd mooi uitzicht op een goed verzorgd pensioen, huizenmarkt en sociaal stelsel.

Bovenstaande is niet van toepassing op mijzelf, maar is een direct antwoord op jouw posting. Je redeneert logischerwijs vanuit je eigen positie. Dat snap ik. Maar dat niet iedereen werkzaamheden zoals installeren van zonnepanelen voor niets doet heeft wellicht een reden.

Ben het daarom eens met je stelling: Zeer weinig lieden kunnen begrijpen dat er naast hun mening ook nog wel eens een andere denkwijze zou kunnen bestaan...

Sneaker,
Je bent een van de weinigen die lezen wat er bedoeld word. dat doet me plezier.

Ik heb de vooruitgang en en goed geordende samenleving mee mogen maken, misschien ook nog een stukje van de neergang, door onbekwame landsbestuurders.

Maar er wordt afgedwaald van het onderwerp in dit draadje.
Willen we verder discussieren, dan beter op een andere wijze.

Ik had gehoopt dat het nog steeds over LFP accu's en slimme laders zou gaan.
Kom op mannen, als jullie behoefte hebben om elkaar de waarheid te zeggen, bel elkaar dan even op of zo. Maar vervuii dit forum er niet mee.....
Egenolf

Dit draadje gaat over Peper zijn kindje.
Niet zo zeer over lfp accus en slimme laders.
Af en toe kan peper zijn ei even kwijt in een epistel.
Enig technisch weerwoord wordt niet gewaardeerd, dus dat heb ik lang geleden al opgegeven.
Wat niet wil zeggen dat ik het er mee eens ben wat hij allemaal beweert.
Maar een ieder is natuurlijk vrij om zijn eigen mening te vormen. Er komen steeds meer pdf'jes beschikbaar dus het hoeft niet zo eenzijdig.
Zolang als peper hier niet commercieel bezig is, is het allemaal "Mostly Harmless" , naar Douglas Adams..

Je kon er op wachten, Roos z’n eitje ook weer gelegd.

egenolf schreef :
En daar is het hier (in dit draadje) dus nog nooit over gegaan. Het voorgestelde systeem is om een kapotte accu te kunnen gebruiken (zeer groot verschil tussen de cellen).

Bij een normale, goed uitgelegde installatie is actief balanceren/individueel laden absolute onzin. Is je pakket sleets (dat zou niet mogen gebeuren de eerste paar duizend cycli) dan is het fraai, maar niet noodzakelijk.

Wil je daarna gut wie gut doorgaan met gebruik (we hebben heet dan al gauw over twee decennia gebruik of meer), dan zou je mogelijk nog een paar honderd vul extra uit het pakket kunnen persen op verminderde capaciteit als je individueel zou laden/ actief balanceert.

Lofepo4 is geen nieuwe techniek en zeker geen onontgonnen terrein. Er draaien wereldwijd (honderd?)duizenden (zelfbouw) installaties met goed verkrijgbare standaard spullen.

Peper schreef :
De praktijk bij een normaal systeem is dat je het over tienden/honderdsten van een procent hebt wat je weggooit aan warmte. Als dat in de buurt van de 5% gaat komen dan mag je er wel vanuit gaan dat de betreffende cel ter ziele is of binnen kort gaat. Die zal er dan ook al een lang en dankbaar leven op hebben zitten.

-

Wat mij betreft gaat het er vooral om dat je een melding krijgt wanneer een cel defect raakt. ( te weinig spanning )
Want dan ga je tijdens het laden dus meteen ook de andere nog goede cellen verkloten.
Dan wordt het onnodig duur.

Maar volgens mij is het postje van Wnw al off topic in dit draadje.

roozeboos schreef :
Sorry...

maakt mij niet uit, maar nu komt Peper natuurlijk weer met zijn laadprintje...

Voor peper (en de rest)

Gebruik je deze dingen?

nl.farnell.com/recom-power/rec.../dp/2532236?st=dc-dc

www.farnell.com/datasheets/2787721.pdf

Input 9-36, output 3,4 volt bij 5A, dus 13,6V hoef je niks aan te doen, alleen en printje.

Deze zijn voor de DIY nóg handiger:

nl.mouser.com/ProductDetail/CU...3PS1vuoaYi4fqg%3D%3D

nl.mouser.com/datasheet/2/670/pybe20-din-1525745.pdf

Din-railtje en schroeven maar. Alleen dan minimum aantal van 24...

egenolf schreef :
Dag Egenolf,
Er wordt 1 ding duidelijk, slimme laders voor LiFePo bestaan niet, alleen eventueel gecompliceerde zoals peper zijn 4 losse laders per cel.

Het is laden tot de opgegeven spanning en dan gewoon uit!
Eventueel na een time-out weer even "proeven"en weer uit.

WADnWIND schreef :
Hier het Amerikaanse origineel:
marinehowto.com/lifepo4-batteries-on-boats/

Kijk even bij STORAGE SOC EXPERIMENT.
Bij een jaar 100% SOC opslag, beschrijft hij een afname van 11.6%.
( 100% is nog een aardig stukje boven 3.4V )
Jammer dat hij er niet verder over uitweidt, en alleen maar vervalt in een hoop gemopper op Chinese fabrikanten.
Hij adviseert dan ook max 3.5V ( 95%? SOC)

@ It Paradyske: 3,5V is veel en zou een verklaring kunnen zijn voor 11,6% afname van de capaciteit. Als ik een schaal maak van 3V (leeg, maar waarschijnlijk rond 30% SOC naar 3,4V vol maar waarschijnlijk 95% SOC) is 3,5V 'bomvol'. Bij LCM accu's moet je dat 'bom' letterlijk nemen!
Voorlopig onderschrijf ik zijn bevindingen niet! In tegendeel.
Sprokkie gebruikt zijn 4 converters voor het laden van een LFP boegschroef accu. Daar staat ook zijn koelkast en de dekwaspomp op. Een lege accu is voor hem niet echt een probleem. Overladen van die accu is wel een probleem en dat kan dus niet vanwege de converters op 3,4V.
Een jaar 100% SOC opslag (zoals ik nu ook test) is een onwaarschijnlijke situatie. Zou je de converters voeden uit een zonnepaneel, dan loopt de accu een beetje leeg als er geen zon is, al was het maar door de monitoring.
Laden via de motor zal ook zelden dan 4 dagen duren, maar kan dus een dag en nacht durende lading zijn als je de marifoon en navigatieverlichting en elektronica niet gebruikt.
24/7 laden is wel mogelijk aan de walstroom als je niet aan boord bent. Nu de walstroom vaak gratis is, zal dit veel vaker gaan voorkomen. Dan is dit het worst case scenario. Laat je dan je koelkast aanstaan, dan is dat ook weer niet waar.

@W&W: Ik gebruik de Mornsun DC DC converters met een trim mogelijkheid. Voorlopig heb ik nog geen goedkopere mogelijkheid gevonden. Input: 9V tot 36V (40V max) beste rendement bij 24V input, slechtste rendement bij 3.3V uitgangsspanning: ca 75%. max rendement bij 3.3V 80%. 5000V isolatiespanning, dus de bliksem komt er wel door!
In de lopende test gebruik ik een 19V notebook voeding van 90W om te laden. In het begin werd die warm, nu de cellen bijna altijd vol zijn niet meer. Op de wintermeet bleek een 50W 17V Umpp voldoende te zijn om de converters aan de gang te houden.
Door de constante 3,4V wordt er niet meer geladen als de cellen op 3,4V zijn gekomen. Er wordt door de converters doorlopend 'geproeft' met ca 470uA of de spanning er nog is. Is die lager, dan gaat er weer laadstroom lopen volgens de formule: (Uin-Ucel)*Ri. Is allemaal automatisch...
En als je nu 4 1V draaispoelmeters koopt (in China, ze hoeven niet heel nauwkeurig te zijn) en je zet er een TL134 in met de 'ref' aan de kathode, dan heb je meters met een 2,5V onderdrukking en 1V voor een aanwijzing vanaf 2,5V tot 3,5V. Dan heb je individuele cel monitoring met een verbruik van ca 100uA per cel. Da's echt niet veel en heel low level.
Groeten, Peper.

Oppassen, lange post op komst!

Loodzwavelzuur startaccu en LFP service accu laden met een wisselstroom dynamo

Op veel zeiljachten is er een ‘inboard’ dieselmotor met een wisselstroom generator aanwezig voor het laden van de startaccu. Veelal is de installatie zo gemaakt dat de startaccu zo snel mogelijk weer wordt geladen, net als in een dieselauto.
Om de startaccu snel te laden werd in de jaren ’70 veelal 14,1V gebruikt als eind laadspanning en er werd een stroombegrenzing ingebouwd die ca 30 tot 40A aan laadstroom toeliet. Dit ‘laadprofiel’ werd overgenomen voor boten.
Met de komst van de verplichting overdag met dimlicht te rijden (niet in Nederland), het in de winter gebruiken van achterruit verwarming en spiegelverwarming, het ‘nagloeien’ van dieselmotoren om de ‘koude motor klop’ tegen te gaan en de diesel geschikt te maken voor stadsverkeer (korte afstanden tussen start en stop), werd het noodzakelijk om de startaccu sneller te laden om deze weer klaar te hebben voor de volgende start. Hiervoor werd een hogere laadspanning noodzakelijk anders kon de accu niet met een hogere laadstroom snel worden geladen. Bij mijn VW T5 is de laadspanning afgesteld op 14,6V. Deze spanning is aanwezig vanaf 800rpm indien de motor (1900 TDI) warm is en niet meer wordt ‘nagegloeid’ en er geen dim of groot licht wordt gevoerd. Bij nagloeien en groot of dimlicht aan en stationair draaien, is de spanning meestal rond de 13,2V. Je moet echt een beetje ‘gas geven’ om de startaccu dan te laden.
Een dieselmotor op een boot wordt niet altijd na gegloeid (tenzij er een gemariniseerde VW motor in ligt) en er wordt ook niet bij het wegvaren ca 150W aan verbruikers ingeschakeld zoals de verlichting van een auto. De eind laadspanning van 14,6V zoals bij dieselauto’s zorgt daardoor voor een zeer snelle lading en als de startaccu vol zit zal de wisselstroomdynamo die spanning ‘kwijt willen’ in de serviceaccu. Dat is geen probleem, de serviceaccu zit dan snel vol en de regelaar gaat de veldstroom door de wisselstroom dynamo terug regelen tot de dynamo weer 14,6V levert.
Deze spanning is eigenlijk ‘permanent te hoog’, maar “we gaan zo toch zeilen en dan wordt de motor gestopt“ en zal geen spanning meer worden opgewekt en dus ook geen ‘te hoge spanning’.
Vier LFP cellen als service accu, kunnen veilig worden geladen als je per cel 3,65V aanbiedt. De laadstroom is dan de hoogst toelaatbare laadstroom. In een serieschakeling van cellen is dat 14,6V en dus zou je zeggen: ”Nou, dat komt mooi uit!” en dat doet het ook zolang je er maar voor zorgt dat als de accu vol zit er niet meer dan 13,6V (4 x 3,4V) aan spanning wordt aangeboden (twee trapslader). Dat laatste is met een gewone wisselstroom dynamo helaas niet het geval. Vol of niet, het ding blijft proberen 14,6V te leveren en een LFP accu wordt daarmee overladen en in korte tijd help je de dure investering en je LFP accu naar de gallemiezen.

“Is daar nu niets aan te doen?” Ja hoor, je regelt de wisselstroom dynamo opnieuw af zodat deze nooit meer dan 13,6V levert en klaar… Dan wordt de LFP service accu langzamer vol geladen, maar de startaccu komt eigenlijk nooit meer vol en dat vinden loodzwavelzuur accu’s niet fijn!
Wat je wilt is voor elke accu een eigen, op de accu aangepast laadsysteem.

Voor de startaccu geldt:
kan zwaar worden belast maar moet ook snel weer worden herladen tot ‘vol’, anders sulfateert de accu. De laadinstallatie van een dieselmotor is daarop aangepast. Er wordt een te hoge laadspanning aangeboden om de startaccu weer snel te laden. Alleen er wordt niets gedaan met de spanning als de startaccu vol zit. Dan wordt de startaccu gewoon overladen, het elektrolyt (accuzuur) in de accu wordt ontleed in waterstof en zuurstof en de accu gaat ‘gassen’. Niet erg als je de accu kunt bijvullen met gedestilleerd water en je dat ook trouw doet.
Voor de LFP accu geldt:
deze kan nog zwaarder worden belast en hoeft niet snel weer geladen te worden, want de accu kan niet ‘sulfateren’. Met 14,6V wordt de LFP accu wel heel snel geladen, maar als er een cel vol zit, gaat de spanning over die cel snel omhoog en dan wordt de cel overladen en gaat deze onherroepelijk stuk.

Twee verschillende accusoorten laden uit één systeem
Een loodzwavelzuur startaccu en een loodzwavelzuur serviceaccu laden kan goed met één systeem. Een LFP startaccu en een LFP serviceaccu laden kan ook heel mooi met één systeem. Wat als je een loodzwavelzuur startaccu wilt laden en ook een LFP serviceaccu wilt laden…

Voor de startaccu zit het laadsysteem mee geleverd op de (diesel)motor.
De regelaar van de wisselstroomdynamo heeft standaard een stroombegrenzing ingebouwd om het doorbranden van de wikkelingen bij een te hoge stroom tegen te gaan. Heb je een andere regelaar in gebruik genomen, dan kan het zijn dat deze regelaar een hogere laadstroom dan de maximale toestaat omdat er een thermische veiligheid is opgenomen. Dit kan bij het laden met een hoge laadstroom zoals bij lege LFP accu’s kan voorkomen, de kans op het doorbranden van de wikkelingen vergroten.
Heb je problemen met het laden van de startaccu en de spanning van het elektrisch circuit van de motor, dan moet je dat daar aanpakken en dat deel van de installatie gaan controleren op gebreken.
Het bovenstaande is tevens een pleidooi om de in de fabriek beproefde dynamo-startaccu combinatie te blijven gebruiken en niet over te stappen op dynamo regelaars die sneller een volle startaccu beloven. Die belofte zal worden waar gemaakt met een ‘dikke’ laadstroom, maar dat kan ten koste gaan van de wikkelingen van de wisselstroom dynamo als er tevens een LFP accu met een lage inwendige weerstand moet worden geladen.

Voor de LFP serviceaccu moet je een installatie hebben die het onmogelijk maakt dat je de LFP cellen overlaadt en die ervoor zorgt dat er bij geladen cellen de spanning van de cellen gelijk is. Dat is te realiseren door voor elke LFP el een eigen lader te gebruiken die nooit boven de 3,4V per cel kan komen.
Ben je ervan overtuigd dat de cellen identiek zijn voor wat betreft de capaciteit, dan zou je ze ook serieel kunnen laden. Je moet dan de spanning van de dynamo omlaag brengen naar 13,6V anders zou er overladen kunnen optreden en dat kost je dan één of meerdere cellen van je accu.

Hoe zorg je voor spanningsval van 14,6 naar 13,6V
1) Dat kun je doen door een weerstand in de leiding te plaatsen. (of die leiding lang en dun te maken) De spanningsval die wordt gerealiseerd is gelijk aan de stroom x de weerstand. Die weerstand is een vaste waarde. De stroom is echter geen vaste waarde want bij een lege accu is de stroom hoog en bij een volle accu wordt die stroom lager. Dat wil dan ook zeggen dat een lege accu op een lage spanning is aangesloten en dat als de accu vol raakt de spanning hoger wordt. De spanning wordt hoger omdat bij een stroom die nadert naar 0, de spanningsval ook naar 0 nadert. Is de stroom 0, dan is de spanningsval over de weerstand ook 0 en staat de accu aangesloten op de dynamospanning van 14,6V. Dat is onvriendelijk veel voor 4 LFP cellen. De dynamospanning van 14,6V is nog steeds de eind laadspanning. Zelfs al is de accu vol, blijft er nog voldoende spanning over om de accu 'overvol te duwen'.
2) Dat kun je doen door een silicium diode in doorlaat in de leiding te plaatsen. De spanningsval die wordt gerealiseerd is dan de 'doorlaat spanning' van die diode. Bij een silicium diode verloopt die doorlaatspanning van 0,7V bij 10mA tot 1,4V bij 10A (deze waarden zijn afhankelijk van de constructie van de diode) Net als bij de weerstand wordt de spanningsval uiteindelijk 0 als de stroom door de diode ook 0 wordt en staat de accu dan op 14,6V. Alweer onvriendelijk voor een LFP accu. De dynamospanning van 14,6V is nog steeds de eind laadspanning. Zelfs al is de accu vol, blijft er nog voldoende spanning over om de accu 'overvol te duwen'.

Gebruik je dit soort regelingen om de eind laadspanning vast te leggen, dan leg je dus niets vast. De spanning is afhankelijk van de stroom die door dat regelelement loopt en komt uiteindelijk uit op de uitgangsspanning van de dynamo.
Je wilt dat de spanning nooit boven de eindlaadspanning van een LFP accu komt. Gebeurt dat wel, dan wordt de accu overladen. Een lood accu wordt dan warm en 'kookt' droog, een LFP accu wordt dan warm en 'dik'.

Hoe kom je nu aan een dergelijke stabiele eind laadspanning van 13,6V. Dat doe je met een 'buck converter'.
Door de laadstroom te onderbreken als de spanning de 13,6V bereikt, zakt die spanning in tot onder de 13,6V en wordt de stroom weer doorgelaten dn zal de spanning weer zal stijgen tot 13,6V en dan wordt de stroom weer onderbroken enzovoort enzovoort. De regelaar 'bokt' de stroom en heet daarom ook een bok- of buck converter. Wordt er geen stroom afgenomen, dan blijft de spanning op 13,6V en zal er geen stroom meer worden doorgelaten.
Een dergelijke converter heeft vaak een LED-je op de uitgang en dat LED-je verbruikt een heel klein beetje stroom, iets tussen de 1 en 4mA. Deze stroom houdt de regelaar 'wakker' en daardoor zal de regelaar ook altijd 'bokken' alleen niet zo vaak als bij een hogere stroom. Is de afgenomen stroom zo hoog dat de dynamo die niet zonder spanningsval kan leveren, dan zal de converter alle stroom zonder behindering doorlaten en geen 'bok' meer doen tot het punt dat er 13,6V op de uitgang van de converter staat en de converter weer gaat 'bokken' om dat zo te houden. Een buck converter verzekert je ervan dat de uitgangsspanning nooit boven de ingestelde waarde komt en dat je de accu nooit kunt overladen.
Die uitgangswaarde van de converter is instelbaar.

"Maar als je de accu nu aan de lader laat zitten, blijft de accu op 13,6V!" 'Ja, maar dat mag en geeft geen overlading, de accu draagt zelfs bij aan de stabiliteit van de spanning door met zijn 13,6V de regelaar 'in de bok-stand' te houden. Er stiekem toch nog wat bij induwen komt niet voor. De converter 'duwt' met 13,6V en de accu duwt met 13,6V terug'. Komt de accu onder de 13,6V dan gaat de converter stroom doorlaten en zoveel stroom in de accu stoppen dat deze weer aan de 13,6V komt.
"Maar als de dynamo nu niet draait en dus geen spanning levert of zelfs kapot is, wat dan?" 'Dan wordt er naar de converter geen stroom gevoerd en de spanning op de ingang komt onder de 13,6V of nog lager. De converter wordt dan in de buck stand ‘geparkeerd’ en levert stroom noch spanning aan de accu. Het enige dat er nog aan stroom wordt gebruikt (uit de accu) is die 4mA van het LED-je op de converter'. Buck converters zijn eigenlijk niet gemaakt voor het laden van accu's. Energie leveren aan een Ohmse belasting gaat goed, die levert niets terug, maar accu's doen dat wel en ze zorgen ervoor dat het LED-je blijft branden. Wil je het LED-je als echte monitor, dan moet je een keercel (een 'dikke' Shottky of een 'ideale diode') opnemen in de leiding naar de accu. Dan gaat het LED-je uit als de motor stopt of (veel minder leuk) als de dynamo kapot is.
Bij 4 DC DC converters is het laadvermogen uit de dynamo beperkt tot 30W per cel (120W voor een 12V accu) of 9A laadstroom per cel (9A voor een 12V accu) bij een celspanning van 3,4V (accuspanning van 13,6V) en snelladen is daarmee niet mogelijk. ‘Elluk nadeel hep se foordeel’ en de dynamo kapot maken door een hoge laadstroom, is dan ook niet mogelijk.
Met 4 individuele celladers is het voordeel dat de ‘leegste cel de meeste lading krijgt’ en dat de cellen niet overladen kunnen worden omdat de hoogste spanning per cel strikt is bepaald op 3,40V (plus of min 30mV). Een 100Ah LFP serviceaccu van 12V zit met de individuele cellader in 10 uur ‘vol’. De spanning van de SMPS mag dan niet hoger afgesteld zijn dan 13,6V.
Nu vind je dat die 9A niet opschiet en je wilt de serviceaccu in 5 uur vol hebben. Dan moet je ergens nog zo’n 10A laadstroom bij sprokkelen.
Uit de walstroom lader kan dat wel, je hebt dan 4 x 60W SMPS voedingen nodig en die ‘prakken er makkelijk 20A in’. Die SMPS voedingen zorgen dan voor een mooie gelijke spanning over elke cel…
Wil je dat uit de wisselstroomdynamo halen… Dan kan dat krap en zul je waarschijnlijk wel ‘gas bij’ moeten geven om die laadstroom te halen. Je kunt natuurlijk een nieuwe ‘dikke’ wisselstroomdynamo aanschaffen, maar dan ook moet je flink ‘gas bijgeven’ anders komt de laadstroom er gewoon niet uit. Een dikke laadstroom maakt de wisselstroomdynamo warm en dat zou ook ‘te warm’ kunnen zijn en als de wisselstroomdynamo doorbrandt, dan laad je er nog geen knoopcel mee.
Ook nu geldt: de dynamo zorgt niet voor een mooie gelijke spanning over elke cel. Nog veel dwingender is dat de laadspanning niet boven de 13,6V mag komen en dat vraagt om een soort ‘gelijkstroomtransformator’ die van de 14,6V van de wisselstroomdynamo netjes 13,6V maakt anders ga je de cellen overladen. Zo’n ‘gelijkstroomtransformator’ is een DC DC Buck (of step down) Converter.

De installatie



Als je aan 9A laadstroom voldoende denkt te hebben:
dan is de individuele cellader met 30W converters in staat je accu vol te laden. Daar komt bij dat met 150Wp aan zonnepanelen onder gunstige condities er 9A kan worden geleverd.
Als je meer wilt kun je vanuit de walstroom met een SMPS nog meer lading halen. Voorwaarde is dat de SMPS voeding ook de individuele cellader voedt en niet meer dan 13,4V over de cellen in serie zet. Bij een hogere spanning zou je de cellen kunnen overladen. De individuele cellader ‘topt de cellen dan af’ tot 3,4V per cel of 13,6V voor de hele accu. Dit wil ook zeggen dat het ‘boost laden’ ophoudt voordat de accu ‘vol’ is en daarmee is het veilig voor de accu. Overladen is daarmee niet mogelijk.
Tijdens het varen kun je met de installatie via de individuele cellader uit 14,6V 3,4V per cel bij 9A aanbieden. Zou dit te weinig zijn, dan kun je van de 14,6V via een step down converter 13,4V maken en dat serieel aanbieden. De individuele cellader houdt de spanning over elke cel gelijk en levert maximaal 9A, de step down converter levert tot 13,4V de laadstroom uit de wisselstroom dynamo.



Hoe hoog de laadstroom is, is afhankelijk van hoe leeg de accu is… Net als de imkers zeggen: ‘het zijn de lege honingkamers waarin de honing komt!’

Hardware
Je hebt nodig:
* een zeilboot met een dieselmotor waarop een wisselstroom dynamo met eigen regelaar zit die de startaccu weer oplaadt.
* een diode blok of scheidingsrelais om een huishoudaccu van 12V te laden zonder dat de startaccu wordt ontladen.
* een LFP accubank van 4 cellen in serie, cel capaciteit van 100 tot 200 Ah (meer mag ook, maar dan gaat het laden wat langzamer en het ontladen ook!).
* een buck converter met een ingangsspanning van 30V (of hoger) tot 15V en een uitgangsstroom van 10A of meer. De uitgangspanning van de converter moet in te stellen zijn op 13,20V plus of min 10mV. Voor het gebruik als constante stroombron voor LED’s is er ook een instelling voor de stroom mogelijk zodat het mogelijk is de stroom te beperken tot 20A en de wisselstroom dynamo niet overbelast kan worden.
* een ‘alles etende lader’ met 4 converters voor individueel laden van 4 LFP cellen.
* een groot aluminium koelblok om de gevormde warmte van de buck converter af te voeren (de warmte van de 4 converters van de individuele cellader nemen we dan meteen mee).
* een PVC of ABS kastje (IP 60 of hoger) waarin dit past met een polycarbonaat deksel zodat je de DVM op de buck converter kunt aflezen zonder de kast open te moeten doen.
* tenminste één ventilerende kabel wartel van de drie kabelwartels voor de doorvoer van de kabels.
Nog wat montage hardware om het kastje op een goede plaats in de boot te monteren.
Voor het laden met walstroom kun je dan de ‘oude walstroom lader’ gebruiken die je al had.
Voor het laden via de zonnepanelen kunnen deze worden aangesloten op de ‘alles etende’ individuele celladers en de buck-converter. De zonnepanelen en de oude walstroomlader moeten met keercellen van elkaar worden gescheiden.
Een buck of step down converter heeft een keercel aan de uitgang nodig omdat bij een te lage ingangsspanning er stroom van de accu via de buck converter weglekt. In dit geval wordt daarvoor een ‘ideale diode’ gebruikt. Dit is een MOSfet die als diode werkt en ‘in doorlaat’ een hele lage weerstand heeft van enkele milli Ohms. Bij stroomdoorgang is de spanningsval over de MOSfet gelijk aan de stroom maal de weerstand van de MOSfet als deze geheel wordt open gestuurd. Bij 20A wordt de spanningsval iets van 0,02V. De spanningsval over een silicium diode geeft verlies van vermogen, ongeveer 20A x 0,7V = 140W en moet worden gekoeld.
Een MOSfet verliest 400mW en wordt een beetje warm.
De gebruikte buck converter heeft geen minimaal spanningsverschil nodig om te werken. Indien de ingang minder spanning voert dan de beoogde waarde, wordt de ingangsspanning onveranderd door gegeven aan de uitgang. De stroombegrenzing instelling blijft wel werken al kan de beoogde uitgangsspanning niet worden gehaald. Wordt de motor gestart en wordt de startaccu geladen, dan kan de spanning van de wisselstroom generator onder de benodigde 13,6V komen en wordt de service accu met de ingangsspanning geladen totdat de startaccu vol zit en de wisselstroomdynamo voldoende spanning kan opwekken om de serviceaccu te laden met de ingestelde uitgangsspanning. De startaccu is altijd het eerst aan de beurt met laden (‘ligt an d’n eerste tiet van de zeug’ zeggen ze in de Achterhoek). Als de spanning nog laag is van het laden van de startaccu, wordt de LFP accu via de individuele celladers geladen en maar een klein beetje via de buck converter. Er wordt nu een beperkt laadvermogen geleverd en daardoor zal de wisselstroomdynamo niet overbelast worden.

Spanning op de input	Spanning op de output (beoogde spanning is 13,2V)	Spanning op de output (beoogde spanning is 13,4V)
12,5V	12,5V	12,5V
13V	13V	13V
13,5V	13,2V	13,4V
14V	13,2V	13,4V
14,5V	13,2V	13,4V

Pas als de startaccu ‘vol’ is, krijgt de buck converter voldoende spanning om de serviceaccu ook serieel te laden. De wisselstroomdynamo wordt dan minder belast en kan de laadstroom voor het serieel laden leveren zonder de kans om overbelast te raken.
De regelaar voor de uitgangsstroom werkt ook als de ingangsspanning nog niet hoog genoeg is om de spanningsregeling te laten werken. Zou de LFP accu heel leeg zijn en daardoor een hele hoge laadstroom vragen bij een lage spanning van de wisselstroomdynamo vanwege het laden van de startaccu, dan wordt deze stroom alsnog begrensd zo dat de wisselstroomdynamo beschermd blijft tegen doorbranden.
Is de 10A extra laadstroom (bij een lege accu, celspanning 2,9V) van de buck converter in jouw ogen onvoldoende, dan kan er nog een buck converter met een ideale diode aan de uitgang bij worden geplaatst (dupliceren van de schakeling in de roze rechthoek). Zo is de laadstroom bij een lege accu te verhogen, maar de bescherming van de dynamo tegen doorbranden valt dan weg omdat deze een hogere stroomsterkte zal gaan leveren.
De bescherming tegen overladen van de LFP accu blijft in alle gevallen wel aanwezig.

De buck converter in zijn kastje

Helemaal boven: Het koelblok dat is verwijderd en vervangen door het grote zwarte koelblok onder de kast. Door het kleine koelblok met de ventilator te vervangen door een groter koelblok dat meer warmte kan verwerken, is de ventilator niet meer nodig. Door de ventilator weg te laten wordt de efficiëntie van de buck converter verhoogd met ongeveer 1%.
Daaronder: De SMPS die de spanning van de wisselstroom generator nabootst.
Helemaal onder: De buck converter in z’n kastje met het polycarbonaat deksel er los op.
De buck converter is afgeregeld op 13,39V. De rode LED geeft aan dat de buck converter werkt en de groene LED geeft aan dat de buck converter werkt als een spanningsbron. Als de converter de maximale laadstroom geeft gaat de groene LED uit en gaat de onderste rode LED aan. De buck converter werkt nu als een stroombron.

Onder het 7 segment display zitten 4 druktoetsen, Hiermee kunnen de spanning en de stroom worden geprogrammeerd zonder gebruik te maken van een regelbare weerstand. Hiervoor is gekozen omdat een regelbare weerstand mechanische instabiliteit kan geven.

Een eenvoudiger buck converter is deze:



Geen display van de spanning of stroom en geen ventilator en betrekkelijk eenvoudig in te stellen met de drie potmetertjes, maar het werkt hetzelfde.
Sluit vanuit een voeding 16 tot 17V aan op de ingang. Let goed op de polariteit! Sluit een DVM aan op de uitgang en met het linker potentiometertje wordt de uitgangsspanning ingesteld op 13,2 tot 13,6V. De Chinese karakters staan voor ‘spanning regeling’.
Twee gloeidraden van een 12V halogeen koplamp vormen een belasting van 110W en laten bijna 10A stroom lopen. Sluit de lampen op de uitgang van de buck converter aan. Met het middelste potentiometertje wordt de uitgangsstroom van de functie als constante stroombron geregeld. Wordt de belastingsweerstand lager dan de 11 Ohm (voor 10A) dan zal de stroom toch niet boven de ingestelde 10A komen. De Chinese karakters staan voor ‘stroom regeling’. De meting is het gemakkelijkst uit te voeren met een ‘gelijkstroom ampère tang’.
Het derde potentiometertje is voor de instelling van de stroom begrenzing bij de werking als constante spanningsbron. De potentiometertjes voor de stroombegrenzing en de instelling van de uitgangsstroom kunnen alleen met een belastingsweerstand worden ingesteld.
Na het instellen moeten de potentiometertjes goed worden afgelakt om onbedoelde verstelling tegen te gaan.
Het is mogelijk het systeem uit zonnepanelen te voeden. Het best geschikt zijn dan de 17V Umpp zonnepanelen. Bij de inzet van de buck converter is het mogelijk om 5 x 100Wp te installeren. Voor elke geïnstalleerde 500Wp is dan weer een eigen buck converter met een ideale diode op de uitgang nodig.
Het systeem kan ook worden gevoed uit een 500W windturbine met als voorwaarde dat er een surge bescherming is bij 36V (de hoogste ingangspanning voor de individuele celladers).
Voor de inzet van een hydrogenerator gelden dezelfde voorwaarden.

Meetresultaten van de test
De onderzoek vraag luidt:
Hoe verlopen de curven van laadspanning en laadstroom van een cellader converter in CV mode. (gemeten op 1 cel)



In eerste instantie loopt de stroom vast in de begrenzer van de converter en neemt de spanning over de cel snel toe. Bij 3V celspanning komt de stroom ‘onder de begrenzer uit’. Daarna vergaat er veel tijd voordat de spanning weer iets gestegen is en de laadstroom neemt af. De ‘filer’ houdt de tijd niet bij en er verloopt bijna 5 dagen tussen de laatste 3 metingen.
Bij 3,4V zakt de stroom in een dag van 3mA naar 0mA (niet meer meetbaar). De cel komt eigenlijk pas op het tijdstip ‘oneindig’ vol. Dat wil ook zeggen ‘de cel wordt nooit overladen’ en kan daarom altijd aan de lader blijven aangesloten.
Wordt er nog extra energie met een seriële lader toegevoerd aan de 4 cellen, dan zal de celspanning in de tijd sneller stijgen en bij een lege cel zal er tussen de 2,5 en 3V meer celstroom lopen, maar boven de 3V zal de extra laadstroom ‘in elkaar zakken’ tot 0 bij een celspanning van 3,4V.

Lessons learned
Bij individueel CV laden zakt de laadstroom geheel weg naar 0A als de cel de eindlaadspanning bereikt. Dit levert automatisch de bescherming tegen overladen van een LFP cel. Dit betekent ook dat de cel pas op het tijdstip ‘oneindig’ vol is. In de praktijk betekent het dat de lader ook oneindig lang op de cel kan worden aangesloten zonder de cel te overladen en daarmee kapot te maken.
De spanning van de buck converter is in eerste instantie op 13,2V ingesteld om er zeker van te zijn dat de individuele celladers de cellen ‘op topt’ en zo de celspanning van de cellen gelijk maakt. Bij de testen in het lab laat de curve voor de laadstroom in het gebied van 3,3V tot 3,4V een zeer geleidelijke afname tot < 0,1mA zien. Dit maakt de noodzaak tot het ‘op toppen’ door de individuele celladers irrelevant omdat bij CV laden de laadstroom (bij 3,4V laadspanning per cel) tot 0 nadert. Dit maakt het mogelijk de buck converter af te regelen op de maximale eind laadspanning en de laadstroom over het gehele traject iets te verhogen zonder de levensduur van de cellen nadelig te beïnvloeden. De individuele celladers blijven wel nodig om de celspanning bij een volle cel gelijk te houden.
Er kunnen meerdere buck converters parallel worden geschakeld om een hogere laadstroom in het gebied van 3,0V tot 3,3V te realiseren. Dit is op voorwaarde dat de wisselstroomdynamo dat aankan en de stroom niet hoger wordt dan 0,5c (0,5 maal de stroom van de capaciteitsaanduiding van de cellen). De uitgangsstroom van de buck converter is instelbaar (om ze als stroombron voor LED verlichting te gebruiken) en kan worden gebruikt voor de instelling van de maximaal uit te voeren laadstroom (en de maximale belasting van de wisselstroom dynamo). Het is zaak dat voor plaatsing van de buck converter in een (trillende) boot de multiturn potmetertjes wel goed worden verzegeld met PU lak. Voor wie dat nog te ‘iffy’ vindt: soldeer de potmetertjes uit en meet de twee weerstandswaarden tussen de loper en de bovenste en de onderste aansluiting en soldeer dan 2 weerstandjes in. Dan is er geen mechanische invloed door trillen mogelijk.

Het is een BMS geworden!
Ja, dan werkt het als een BMS, de cellen kunnen niet worden overladen doordat de eind laadspanning dit niet toestaat. Dit werkt automatisch en altijd en kan niet worden ontregeld.

State Of Charge meting aan de hand van de celspanning
Bij 3,0V per cel is de aanwezige capaciteit in de cel 30% van de opslagcapaciteit van de cel.
Bij 3,1V per cel is de aanwezige capaciteit in de cel 45% van de opslagcapaciteit van de cel.
Bij 3,2V per cel is de aanwezige capaciteit in de cel 60% van de opslagcapaciteit van de cel.
Bij 3,3V per cel is de aanwezige capaciteit in de cel 75% van de opslagcapaciteit van de cel.
Bij 3,4V per cel is de aanwezige capaciteit in de cel 95% van de opslagcapaciteit van de cel.
Gemeten bij een belasting van 0,1c.

Groeten, Peper.

Oef, die waarschuwing is op z’n plek! Ik bewaar m voor het weekend;)

Mag ik even off topic gaan.

Ik dacht met alle info hier wel ff mijn fietsaccu te kunnen reviseren. In mijn naïviteit dacht ik dat er wel verwisselbare celletjes in zouden zitten. Ding opengemaakt en batterypack er uit gewurmd. Dat blijkt een met tape aan elkaar geplakt pakket te zijn bestaande uit platte li-ion koeken of zo iets. In ieder geval voor mij niets om mee te beginnen. Alles weer aan elkaar geplakt en terug gewurmd in de behuizing. Vervolgens een prof accu reviseerder gevonden en deze heeft de inhoud vervangen door Li-Ion Samsung cellen met op mijn verzoek ook een hogere capaciteit dan het origineel. (Was 10 en is nu 14,5 Ah geworden)

Het resultaat is zeer bevredigend, heb volgens mij nu een beter dan nieuwe fiets

Maar nu mijn vraag. Nominale spanning is 36V, output van de lader is 42V. Dat is volgens mij 4,2V per (serie geschakelde) cel, die volgens mij 3,6-3,7V nominaal zijn. Uiteraard zal het ingebouwde BMS de boel wel controleren, maar hier heb ik geleerd dat je voor het behoud van levensduur niet over de “knieen” heen moet gaan. Aan de onderzijde geloof ik dat wel, maar aan de bovenzijde wordt er gewoon 4,2V aangeboden net zo lang tot ie vol is.

De accu is zo’n 3,5 jaar meegegaan, met in de tweede helft van z’n “leven” een merkbare en voortschreidende achteruitgang. Niet alleen bij mij maar ook de andere fietsen in ons gezin. Dat moet toch veel beter kunnen? Zou die 42V lader daar de oorzaak van kunnen zijn en zo ja, is het dan niet beter om dat wat terug te schroeven. Zo ja, hoe dan.

Sorry als dit teveel off topic is. Maak graag gebruik van de hier aanwezige kennis. Anders maar naar het off topic verplaatsen.



Foto van lader (wordt ook nu nog meegeleverd bij nieuwe fiets)

Als het over lifepo4 gaat lijkt me zeker dat er veel beter geladen kan worden. Maar zijn het wel lifepo4 cellen? Want li ion zit wat hoger met laadspanning.

Volgens mij Samsung 16850
Is geen lifepo4, standaard charge lees ik ergens 4,2V +/- 0,05V

Maar ja, bij mijn Winston LifePo4 cellen zit ook een gebruiksaanwijzing bij met 4.0V standaard charge

Dit zijn LiCoMn cellen en geen LiFePO₄ zoals jij die in 'het wiegje' hebt liggen. Voor de oude generatie van deze cellen werd een levensduur van 5 jaar opgegeven. Dat wil zeggen ze zouden in 5 jaar zijn 'teruggelopen' naar 80% van hun initiële capaciteit. Voor de laatste generatie van deze cellen wordt de levensduur in cycli opgegeven en dan gaat het om 1000 cycli (en dat komt meestal en dus niet altijd neer op 10 jaar). Als je het aantal cycli hebt geturfd kun je bepalen of 3,5 jaar binnen de verwachtte gebruiksduur ligt.
De nominale spanning ligt meestal tussen de 3,7 en 3,8V per cel en de maximale laadspanning voor langzaam laden op 4V. Sommigen willen snelladen en doen dat dan met 4,2V als maximale laadspanning zoals jij al hebt uitgevonden. Dan 'ga je over de knieën' en moet het ingebouwde BMS door temperatuur meting en bewaking de laadstroom regelen en bewaken als de laadstroom 'door de knieën dreigt te gaan'. De Koreanen (Samsung en LG) zijn op het gebied van LiCoMn cellen verder dan de Chinezen, die zich weer meer op de LFP cellen hebben geconcentreerd. LG en Samsung proberen steeds minder Cobalt Manganaat in hun cellen te gebruiken omdat dit de belangrijkste factor is in de fietsaccu branden. Ook regelen zij de BMS voor hun cellen zo af dat zij niet 'door de knieën gaan'. Verder hebben zij gemerkt dat als zij niet de uitersten in de specificaties proberen te halen, de cellen langer meegaan. Kortom, jouw accu reparatie heeft je een fietsaccu opgeleverd met een grotere capaciteit en mogelijk ook een langere gebruiksduur dan de vorige cellen. Ik denk dat je een goede deal hebt gedaan.

Het bovenstaande betekent niet dat de 'nieuwe' accu niet kan ontploffen. Er zit nog steeds een brandbaar 'elektrolyt' in en de inwendige weerstand is hoger dan de andere Li-ion technologieën en bij hoge laadstromen zal de temperatuur van de cel aan de lader beslist toenemen. De temperatuursensors van het BMS moeten de laadstroom dus tijdig terug regelen om geen 'thermal runaway' te krijgen. Er zijn een aantal fietsaccu's ontploft zonder duidelijke reden. Men heeft dat toegedicht aan temperatuursverhoging doordat de fiets in de zon werd geparkeerd, een echt onderzoek is er niet geweest, dus wat de echte oorzaak is geweest, is niet bekend.
Het ontploffen van LCM accu's kwam het vaakst voor als de accu aan de lader 'lag'. Dit betekende de ondergang voor Nokia, waarbij er LCM accu's in de telefoon werden gebouwd die geladen werden met de lader voor NiCad of NiMH cellen plus een 'toverformule' om de lader aan te passen.
Je kunt de accu's beter niet in huis laden. Bij een 'hik' van het BMS kan er brand ontstaan. Veiliger is ze buiten te laden, maar dan moet je ze wel vorstvrij houden tijdens het laden. Temperaturen onder nul zijn niet slecht voor de cellen, maar staan geen inwendige beweging van de ladingsdragers toe en bij laden heb je die beweging wel nodig om de lading in de cel te verdelen. Laden onder 0^oC kan de levensduur van de accu verkorten.
Neem je een elektrische vouwfiets mee op je tri, dan geldt ook daar dat 'buiten opladen' veiliger is dan dit binnen te doen. Vaar je naar Portugal, dan is de kans dat een 'nachtvorstje' bij het laden roet in het eten gooit, erg klein.
Aan het BMS kun je niet 'optimizen of tweaken', dat zit meestal goed dicht (soms wel tot IP64, maar ik zie het nergens op de foto van de lader staan) en 'ingebakken'. Je zult het moeten doen met de BMS functie die er in de accu en in de lader zit.

Nou zeg, ik heb nu lang genoeg de 'schoolmeester uitgehangen'. Veel plezier met je nieuwe accu!
Groeten, Peper.

OK thanks, ik ga het in de gaten houden. En van de lader afhalen bij vol. Hier was gangbaar savonds op de lader en smorgens afhalen. Daar moeten we dus een ander regiem voor gaan aanhouden, ook ivm de veiligheid.

Die fietsjes branden wel eens af omdat ze o.a. "nieuw" al met cellen ouder dan 5 jaar worden geleverd, controleer gerust de productie datum: batterybro.com/pages/18650-date-code-lookup-tool
Heb al heel veel "nieuwe" fiets accupacks gezien met productie data van de cellen over de 5 jaar!

Hm, interessant! De veroudering zou de reden kunnen zijn voor temperatuurverhoging door verdere toename van de Ri bij veroudering. Moeilijk om dit te bepalen 'na de brand'. Heb je meer relevante informatie daarover? Is er iemand die hier onderzoek naar heeft gedaan?
Dit houdt in elk geval in dat een tweede hands auto accu van een Tesla of Mitsubishi of Nissan Leaf de kans op een thermal runaway flink vergroot. Dat is dan wel zuur voor hen die goedkoop uit denken te zijn met de aankoop van een gebruikte accu uit een e-car.
Groeten, Peper.