Onderwerp: Een alles etende regelaar voor accu's

Ik krijg toch een soort dejavu als ik voor elke cel een aparte lader zie...

Power backup voor kritische verbruikers op een zeiljacht

Dit is naar mijn verwachting de grootste nachtmerrie van de zeiler:
PGEM ofwel Plotseling Geen Elektriciteit Meer
(toen de Provinciale Gelderse Elektriciteits-Maatschappij de naam veranderde in NUON, werd dat aangepast naar NU Ook Niet).
Op de wintermeet werd de mogelijkheid voor een power backup geopperd toen ik een klein 10Ah LFP accuutje toonde, die ik had gebruikt voor spanningsstabilisatie van de spanning van een lichtspoel van een bbm.
Scenario's die de mogelijke oorzaak beschrijven:
*Mis aanwijzing van de accumonitor.
*Door smelten van de smeltveiligheid van de accubank.
*Langzaam met water vollopende accubak van de service accu waarbij het water inmiddels tot aan de polen staat.
*Er valt een Bahco op de accupolen.
*De + aansluiting schavielt tegen massa en maakt sluiting.
Alle bovenstaande scenario's zijn beschreven op dit forum en zijn derhalve niet puur denkbeeldig. De beste oplossing is natuurlijk het voorkomen van 'de eerste fout conditie', maar als het eenmaal gebeurt, heb je daar niet veel aan, dan zit je in de shit... Je zou willen dat een aantal apparaten het dan nog doen:
De vaste marifoon,
Een lichtje in het donker,
De AIS (indien aanwezig),
Een aansluiting voor een hand stakellicht en/of looplamp.

Een extra LFP accu met een individuele cel lader kan hiervoor zorgen. De capaciteit van die accu hoeft niet groot te zijn, een vaste marifoon en een AIS transponder vragen niet veel vermogen. Bij het zenden vraagt een marifoon wel een Ampère of 5, maar dat kun je dan ook ruim een uur volhouden bij een 10Ah accu in de backup. Na dat uur heb je het probleem waarschijnlijk opgelost of ben je 'afgeborreld' en is zo het probleem niet meer actueel.
Bij gebruik van een 70Ah accu heb je de stroomvoorziening van een zeiljacht tot ca 22ft geheel portable en zou je deze van boord kunnen nemen en thuis opladen. Gebruik je een 180Ah LFP accu dan is de installatie nauwelijks nog portable te noemen, maar kun je er wel een koelkast op aansluiten... De uitvoering voor een 180Ah LFP accu wordt in deze post als voorbeeld gebruikt.



Door de 'wide input range' is de power backup te laden vanuit de alternator, een zonnepaneel met een Umpp van >15V, een 12 of 24V service accu, een windmolen, een sleepgenerator en een van een spanningsverdubbelende gelijkrichter voorziene fietsdynamo. Naast backup is het systeem meteen een 24V naar 12V converter voor hen die de 'gewone' 12V apparatuur op hun 24V boordnet willen gebruiken.

De in het schema opgenomen converters zijn 30W typen en zijn in staat 120W in 4 LFP cellen te stoppen. De converters zijn thermisch beveiligd en 'slaan af' bij over temperatuur om na afkoeling weer hun goede werk te starten. Ze zijn daardoor bestand tegen overbelasting en zeer geschikt voor het laden van LFP cellen met een lage inwendige weerstand.

De cel laders vormen ook het BMS. De laadspanning is nauwkeurig te begrenzen op 3,4V waardoor de cellen niet kunnen worden overladen. De cel SOC is daarbij begrensd op ca 95%. De cel die door een kleinere capaciteit het eerste 'vol' is, wordt door deze spanningsbegrenzing niet overladen en het aangeboden vermogen wordt nu gebruikt om de andere cellen te laden. Bij een volle cel wordt de laadspanning niet verlaagd omdat bij het bereiken van de 3,4V celspanning er geen meetbare stroom uit de converter loopt. Geen stroom betekent ook geen schade aan de cel.

Voor 'Tulipe', 'Alweereengijp' en 'Only fools rush in': Het terugvallen naar een 'rustspanning' is niet nodig omdat de cellen met de 'rustspanning' worden geladen. Het met een kleine overspanning laden wordt gedaan om een accu op 100% SOC te krijgen, waarbij het spanningsverlies over de inwendige weerstand van buitenaf wordt gecompenseerd door een hogere laadspanning aan te leggen. Bij lood zwavelzuur accu's is die weerstand relatief hoog en vraagt een 12,6V lood zwavelzuur accu tot 14,5V om aan 100% SOC te komen en een rustspanning van 13,8V (hoewel 13,6V nog beter is). Bij de veel lagere inwendige weerstand van LFP cellen wordt wel een kleine overspanning gebruikt om aan 100% SOC te komen (3,65V bij een rustspanning van 3,4V), maar 100% SOC is voor LFP cellen niet nodig om de levensduur te optimaliseren (en het lijkt erop dat dit de levensduur zelfs bekort). In deze toepassing is de LFP cel nooit boven de rustspanning.

De converters hebben een 'zwevende uitgang' en laden de cellen op zonder een elektrische verbinding met de energiebron. De uitgang van de backup accu is alleen voor deze apparaten. Die uitgang moet ook zwevend blijven anders kan er stroom gaan lopen via wegen die daar niet voor zijn bedoeld en die stroom kan ook een 'kortsluitstroom' zijn! Voor hen die de marifoon aan massa willen leggen doen dat het best met een 100nf keramische condensator (voor heer WADnWIND natuurlijk een 1000V zilver-mica condensator van 100nf, want hij heeft soms van die bijzondere apparaten aan boord) tussen de aarde aansluiting van de marifoon en de massa van de boot.

Op dit moment zijn er 3 converters commercieel beschikbaar: 15W, 20W en 30W output vermogen. Het 'Max Laadvermogen' voor 12V backup systemen komt daarmee op 120W. Aan de ingang kan dan 1,15 x 120W = 138W worden aangeboden. Wordt er meer dan dat aangeboden, dan wordt dat niet gebruikt en niet gedissipeerd zoals dat bij balancer/limiters wel gebeurt.

Ervan uitgaande dat backup systemen alleen 12V aan de uitgang hebben, is er geen noodzaak voor de ontwikkeling van een 24V systeem. Voor 24V LFP systemen zijn 8 converters nodig. Dan gaat er bij de inzet van 30W converters 240W in de accubank. Dan spreek je niet meer over 'druppelladen'.

Even de kosten bespiegeling waar Buurman Sunday zo van gruwt: 'Kosdah'
LFP cellen: ca €1 per Ah per cel.
Converters: ca €100 voor 4 30W typen.
Zonnepaneel om te laden: ca €1,50 per Wp.
Montage materiaal, kastje, connectors en print: (da's lastig, ieder heeft hiervoor zijn eigen leveranciers) ca €60.
Dan heb je wel een systeem dat pas stopt met werken als:
het geheel is uitgebrand
het geheel is ondergedompeld in water
het geheel is geëxplodeerd
en nu heb ik het idee dat dit dan ook niet meer boeit.

Dat je het maar nooit als nood backup nodig mag hebben!
Groeten, Peper.

Het is net Sinterklaas... (nou niet echt)



Zojuist de kist met een assortiment accu's open gemaakt. Waaronder 72Ah cellen voor het backup systeem, 330Ah cellen voor een elektrokarretje op 48V en 4 200Ah cellen van CALB in stemmig grijs voor op een Elan van 37 voet.

En daarvoor meteen gepolariseerd gekleurde alu verbindingsstrips gemaakt.



Ik heb het de cellen nog gevraagd 'willen jullie rood zwart verbindingsstrips of in alleen rood of alleen zwart.' De cellen zeiden dat het ze niets uitmaakte... Tja dan maar rood/zwart indachtig de esthetiek opvatting van Jerry. Ik vind de kleurcombinatie grijs/rood en zwart erg gedistingeerd, echt iets voor op een Elan!

Zo, die kan de boot weer in.

Groeten, Peper.

Mooi hoor allemaal.

Ik zit aandachtig je schema te bestuderen. Wil zelf een dc-dc converter gebruiken voor het laden van de lifepo4 op de motor. Een paar vraagjes over je schema.
Wat zijn de functies van de condensators voor en na de dc converter en wat doen de trimweerstanden?

Oef, als je dat vraagt kan je je afvragen of je dit zelf moet gaan doen, met alle respect.
Je hebt het wel over enorme vermogens die beschikbaar zijn.
dit is niet het dimmen van een led lampje.
Onderschat het niet, wil ik maar gezegd hebben.

Als je niks te melden hebt, hoef je niet te reageren..

nou bedankt.
Ik bedoel het goed, hoor.

Je kan ook kiezen antwoord te geven ipv het prinsesje uit te hangen... Het is een keuze.. Alwetend orakel!

Stel je neemt de volgende converter waar je zowel V al A kan instellen:
m.nl.aliexpress.com/item/32802441755.html

Zijn de condensatoren en weerstanden nog steeds nodig? Zo ja waarom?

aangezien het waarschijnlijk een "Peper" ontwerp betreft, zullen de condensatoren en weerstanden daar wel een essentieel deel van uit maken..

Dat lijkt me ook. Vandaar ook de legitieme vraag wat ze doen en wat de dc bordjes dus missen en het nodig maakt..

Galvanische scheiding, bescherming overbelasting, etc?

De truc bij het laden van LFP cellen is dat je ze niet mag overladen. Zou je voor elke cel een DC DC converter gebruiken, dan kun je deze zo afregelen dat de te laden cel een nauwkeurig bepaalde spanning krijgt toegevoerd. Voor LFP cellen is de maximum spanning waarmee mag worden geladen 3,65V. Dat is meer dan de spanning die voor 100% SOC geld te weten 3,4V. Kom je niet boven die 3,4V dan maak je de cel niet 'overvol'.

Je zult de cel wel willen gebruiken terwijl die wordt geladen en dan moet je ze in serie zetten. Nu kun je dan de laadspanning in serie aanvoeren, maar dan kan door ongelijke capaciteit van de cellen, een cel eerder vol zijn en een (te hoge) spanning voeren. Bij een grote laadstroom wordt de laad energie dan in warmte omgezet en kan de cel kapot gaan. Dit kun je voorkomen door de laadstroom te 'bypassen' als die maximale spanning wordt bereikt. Zo doe jij dat met jouw LFP cellen.

De andere optie is elke cel apart te laden tot exact die maximale spanning. Daarna stopt de laadstroom omdat de laadspanning gelijk is aan de celspanning. Omdat de cellen in serie staan, moet de converter een zwevende uitgang hebben, anders ontstaat er sluiting. Het convertertype dat daarvoor mogelijk is is een z.g. 'Fly back' converter. Zo'n ding is niet echt nieuw. In de tijd dat televisies nog beeldbuizen hadden werd dit soort converters voor de anodespanning van de beeldbuis gebruikt 16kV (zwart wit) - 35kV (kleur). Wat nieuw is in dit concept is het gebruik van een DC DC converter met een geïsoleerde of zwevende uitgang om cellen te laden.

Dat doen die blokjes dus. Dat gebeurt door een oscillator die een hoog frequent transformator stuurt en dan wordt de secundaire van die transformator gelijkgericht en komt er gelijkspanning/stroom uit.
Nu kan een dergelijke oscillator nogal wat storing geven en radioverkeer verstoren. Om dit tegen te gaan gebruik je condensatoren. Hoe groter de condensator, des te beter de onderdrukking van de stoorpulsen. Aan de andere kant, grote condensatoren hebben ook veel inductie en dat onderdrukt de storing nou niet echt, vandaar dat ik secundair over de cel zogenaamde tantaal condensatoren gebruik. Deze zijn met name zeer geschikt voor het onderdrukken van hoogfrequent storing omdat ze 'low ESR' zijn.

De Mornsun 30W converter heeft een 'trim' aansluiting waarmee de uitgangsspanning heel nauwkeurig kan worden ingesteld. Zonder 'trimming' geeft de converter 3,3V en dan krijg je de cel nooit vol. 100mV erbij en je komt aan de rustspanning (soms als 'float' spanning aangeduid) van een LFP cel. Bypassen van laadstroom is dan niet meer nodig omdat de laadstroom naar 0 gaat als de cel vol is en de 3,4V bereikt. Laden en batterij management in 1 systeem.

Groeten, Peper.

Ik volg dit met grote belangstelling. Dat LiFePo4 jeukt al geruime tijd (in combi met een elektromotor).
Ik hik nog wat tegen de kosten aan (mijn dieseltje is anderhalf jaar geleden redelijk gereviseerd en loopt weer betrouwbaar, zij het luidruchtig).

@ Only Fools
Die condensatoren staan in de documentatie van de leverancier Mornsun van de door Peper gebruikte module. Kort gezegd om rimpel te onderdrukken. In die documentatie staan suggesties voor verdergaande rimpelonderdrukking. Met meer onderdelen en dus meer kosten, soms is dat nodig, soms niet; daarom kan de gebruiker daar keuzes in maken. Ik denk dat ze daarom niet in de module zitten.
(gezien de plaats in het schema kunnen ze ook niet iets anders).
De weerstand is voor de instelling van de uitgangsspanning op 3,4 V.

De Mornsun DC DC converters zijn geisoleerd tussen ingang en uitgang.
De door jou getoonde boost converter is, denk ik, niet geisoleerd tussen in en uitgang, heeft geen zwevende uitgang (althans de meeste gewone boost converters hebben dat niet en ik vond niets dat daar op duidt op de site waarnaar je linkte). Bij gebruik van het schema van Peper krijg je met een niet-zwevende boost converter dan kortsluiting van op 1 na alle cellen via de nul-aansluitingen, dus vuurwerk.

Edit na plaatsen: grappig dat Peper en ik tegelijk een bericht plaatsen, alleen legt Peper het (natuurlijk) veel beter uit dan ik

Dank voor de toelichting heren!

In deze situatie is de noodzakelijk me geheel duidelijk. Is galvanische scheiding ook noodzakelijk/aan te raden als ik gewoon een dcdc converter wil aansluiten die de CV en CA van de lader op de diesel naar 13,6V downtuned?

Zet er dan in ierder geval een diode voor, dan worden de rimpels echt onderdrukt.
Anders ben je je hele boordsysteem voeding aan het bufferen. Dat trekt die elco niet.

Vergeet niet dat die ontwerpers niet weten dat er een boot voor hangt.
Zorg ook dat de potmeter aan de module zelf zit, en niet met lange draden, want dan meet ie niet goed, en hebje alsnog teveel spanning op je accu, als je pecht hebt.

En monitor systeem zou ook niet slecht zijn, voor als de DC/DC converter defect of de potmeter aansluitingen los raken.
Want dan heb je een dure vervanging voor de boeg.

Schema voor een boordspanningsinstallatie van 12V met 4 LFP cellen en 30W celladers.


De converters worden voorzien van een 'ongeregelde spanning'. Deze kan direct uit een zonnepaneel komen maar ook uit de alternator. De converters zelf zorgen dat deze spanning veilig blijft en werken tevens als BMS.

De boegschroef accu wordt uit de service accu geladen. Indien je dat niet wilt, kun je de boegschroef accu ook laden uit een eigen zonnepaneel. De converters voor de boegschroefaccu zijn 15W types omdat de boegschroef in 'bursts' werkt en de hele reis de tijd heeft om te worden geladen.

De converters hebben een CTRL aansluiting en die werkt als een ENABLE. Bij de ENABLE aan de nul werkt de converter niet. Zo zou het laden van de boegschroef accu kunnen worden gestopt als het vermogen uit de zonnepanelen of de alternator met voorkeur naar de service accu moet gaan.

Zitten de cellen vol, dan nemen de converters nog slechts hun lage ruststroom op. Het overgebleven vermogen van de zonnepanelen kan dan worden gebruikt om de andere cellen te laden. Zijn alle cellen van alle accu's vol, dan neemt de installatie 'niets' meer op (nou ja, alleen de ruststroom).

Wil je in elk geval met een volle service accu afvaren en je hebt de beschikking over walstroom, dan kun je de accu laden met een streng op 13,6V afgeregelde SMPS. In het schema is dit aangegeven als 'bulkladen'.

Aangezien de converters tevens het BMS zijn, is het beter om de cellen via de converters te laden dan via een 'bulklader'. Een bulklader is wel sneller, maar geeft ook mogelijkheid tot overladen van de cellen bij een verschillende capaciteit en dus schade aan de accu. Door laden via de converters is dit niet mogelijk. 3,4V/cel is vol en vol is vol.

Denk niet 'dit bouw ik wel even na voor mijn lood zwavelzuur accu', zou je dit gebruiken, dan zijn die na een seizoen kapot. Dit werkt alleen met LFP accu's en niet met andere Li-ion accu's of lood zwavelzuur accu's.

Het bovenstaande systeem zou passend kunnen zijn voor O F R I en Tulipe.
De converters kunnen het best op 3,4V worden afgeregeld met een vaste weerstand, zodat de waarde van deze weerstand niet mechanisch kan worden beïnvloed zoals bij een potmeter.

Monitoring van dit systeem:
Gewoon de spanning meten van de accu! 11V is leeg (20% SOC) en 13,6V is vol (99% SOC). Overladen kan niet, de converters beperken de laadspanning.
Misschien wil je een diep ontladingsbeveiliging... De LFP cellen kunnen zonder schade diep ontladen worden en dat is daarmee niet noodzakelijk.
Je vindt het niet romantisch plotseling geconfronteerd te worden met een lege service accu... Dan bouw je het back up systeem zoals een aantal posts hiervoor is beschreven.
Voor het monitoren van de laadstroom is een opnemer per cel nodig. Laadstroom meten met een shunt in de massakabel gaat niet werken want de cellen worden individueel geladen en de laadstroom loopt niet door de massakabel. Ontlaadstroom kan wel op deze manier worden gemeten. Hetzelfde geldt voor capaciteitsmeting.

Nu ben je van mening dat het elektrisch koffiezetten een graadmeter is voor de stand van de beschaving en je wilt dat ook aan boord kunnen doen. Sluit dan de Senseo of Nespresso met een omvormer aan op de boegschroef accu (als die er is). In geval dat je zoveel koffie zet dat die accu leeg raakt, kun je niet meer 'boegschroeven'. Nou, er zijn ergere dingen.

Zoals eerder gepost: de converters zijn kortsluitvast en bestand tegen overbelasting. Bij overbelasting schakelen ze zichzelf uit en ook weer aan als ze zijn afgekoeld. Een belasting met een lage weerstand (zoals een lege LFP cel) zal de converter warm doen worden en boven een bepaalde temperatuur zal deze stoppen met laden. Na afkoeling gaat de converter weer verder. Dit afkoelen is te versnellen met een koellichaam op de converter.

Groeten, Peper.

Je kan dat bulk laden eventueel nog laten stoppen wanneer de eerste van de 4 cellen vol is. Elke cel spanning dient dan individueel gemonitord te worden. De eerste die bij de 3.4V aan komt geeft een gil en de bulk lader slaat af.
De andere 3 cellen zijn dan nog niet helemaal vol. Echter dat laatste beetje kan dan wel weer verzorgd worden door de individuele cel laders.

Twist schreef :
Of je draait het om:
Je begint met gelijk laden door de converters en je stemt de boost lader af op 100 tot 200mV onder de maximale spanning. Dan zal de bulklader eerder aan zijn hoogste spanning komen en er zal geen laadstroom meer lopen van de bulklader. De cellen worden dan afgetopt door de converters.
Je hoeft dan niet te monitoren het werkt automatisch.

Bij metingen in het lab blijkt dat de spanning over cellen van geheel verschillende capaciteit in het traject van 20% SOC tot 95% SOC gelijk blijft. Een volle cel verraadt zich pas als deze al 'overvol' is. Dat wil je voorkomen.
Natuurkunde haters: ga maar even wat anders lezen.

Capaciteit kun je op 2 manieren bepalen: I x t of U x c.
I x t is het meest gebruikt bij accu's. U x c wordt het meest gebruikt bij condensatoren. Bij een variabele c (capaciteit in Farad) zal de U in de serieschakeling per cel gelijk zijn maar de lading zal verschillen vanwege de variabele condensator capaciteit van de cel. Pas op het moment dat de cel vol zit zal de U omhoog gaan. Laadt je de cel op met een vaste U, dan kan dat niet want die U is vast.
Zo kwam in het lab vast te staan dat cellen in serie tussen de minimale en maximale lading een gelijke spanning hebben. Overigens geldt dit ook voor het ontlaad traject. Cellen balanceren zichzelf tussen 20% en 99% SOC en dat is onafhankelijk of de celcapaciteit 2Ah is of 200Ah.
Vanwege de capaciteit in U x c laat zich de lading van een LFP cel makkelijk afleiden van de celspanning en kun je dit aan de hand van de celspanning monitoren.

Een cel die 'vol' is geeft 3,4V aan en wordt dan niet meer bijgeladen door de cellader. De bulklader zal nog wel lading willen toevoegen, maar omdat de celspanning op 3,4V staat is die toevoeging nog maar heel klein en neemt de celspanning daardoor niet sterk toe. Het vermogen dat door de converter wordt gebruikt om te laden is bijna 0 geworden voor de 'volle' cel. Dit vermogen komt nu ten goede aan de andere 3 converters die 'hun cellen' nu sneller kunnen laden.

De stroom uit de bulklader is afhankelijk van het spanningsverschil tussen de serieschakeling en de uitgang van de bulklader. De stroom van de bulklader kachelt langzaam in omdat de spanning over de cellen toeneemt. De stroom die de bulklader door de serieschakeling 'perst' neemt daarmee af en wordt zo laag dat deze de niet geheel volle cellen nog laadt maar die ene volle cel toch niet beschadigd. LET WEL: dit gaat alleen op als je de bulklader op 13,6V of iets lager instelt! De andere nog niet geheel volle cellen worden nu door de individuele celladers afgetopt tot 3,4V.

Wat als je tijdens dit proces een beetje stroom afneemt? Ook dat is uit het meetlab gebleken: De cellen met de hoogste klemspanning leveren bij dezelfde stroom het hoogste vermogen af en de lading (en de spanning) daalt van die cellen het sterkst. Ze balanceren zichzelf!

Als je dit niet geloofd, moet je gaan monitoren om daarachter te komen.

Natuurkunde haters, ik ben klaar hoor...

Groeten, Peper.

Peper,
toevallig ben ik hier mijn BMS aan het testen tussendoor.
Ik heb 16 x lithium ion cellen 1300 mAh als test in serie eraan hangen.

Deze kwamen overal vandaan in mn hok, en hadden dus allemaal verschillende spanning.
Bij het opladen werden een aantal cellen overladen, omdat er een aantal te lage spanning hadden nog.
Als je nu geen belasting eraan hangt blijven de cellen te vol.
dat wil je niet.
Wat ik nu doe is de cellen allemaal tot 3,7 volt ontladen met de balancers.
Dan weer opladen en kijken wat er gebeurt.

Ik wacht met spanning op de beloofde natuurkunde...

Tja, dat zijn geen LFP cellen en daar heb ik geen ervaring mee. Dat zullen wel LiCobalt cellen zijn. Het elektrolyt daarvan is brandbaar en overladen kan ze tot een soort 'rotje' maken hebben ze me verteld.
Wees voorzichtig!
Groeten, Peper.

de cellen hebben een eigen printje aan boord. dus over en onderladen heeft geen invloed.
in principe.
Het basis idee is wel hetzelfde hoor.
Geen over- en onder spanning toestaan!
Alleen de spanningen zijn anders.

Weer een stapje verder.
In China 4 Mornsun URB2403LD-30WR3 DC-DC converters gekocht. Input 9 - 36V output 3,3V 6A. Nu zouden deze converters 30W aan vermogen op de output moeten leveren en 6A bij 3,3V is bij mij krap 20W... De 3,3V staat vast en dus moet er bij 3,3V wel 9A uitkomen om die 30W waar te maken.
Verder is 3,3V wel erg krap als laadspanning als je bedenkt dat 3,4V de spanning is voor een 'volle' LFP cel. Daar is wel wat aan te doen aangezien de referentiespanning op de 'trim' aansluiting naar buiten is gevoerd en er met een weerstandje parallel aan de spanningsdeler de referentiespanning iets lager is aan te sluiten. Volgens de Chinezen van Mornsun moet je daar dan een 10k weerstand voor gebruiken. Nou die heb ik wel in voorraad.

En alweer in China een printje laten maken om deze converters op te solderen. Dan ziet het er zo uit:

Een printkroonsteentje voor de ingang en vier voor de uitgang naar de cellen. Vier 100uf elco's op de ingang van elke converter voor het gladstrijken van de spanning en vier 10k weerstandjes op de min van elke uitgang en de trimaansluiting. Dan het brandwerende asbest pak aan (je weet het maar nooit met die Chinezen...), een DMM op de uitgang en de voeding opregelen naar 10V. Inderdaad bij 9,5V... TADA 3,5V op de meter aan de uitgang. Hm, dat is wel 100mV meer dan aangegeven. Even een andere DMM erbij gepakt, maar dat maakt maar 10mV uit. Tien Kaa is dus iets te weinig en ik zal er net zolang 470 Ohm mee in serie zetten tot ik op 3,4V ben uitgekomen. Daarna vervang ik de serieschakeling door een weerstand 'van de plank' en kan ik ieder converter exact instellen op 3,4V (10 mV meer of minder is niet belangrijk).
De converter is kortsluitvast zeggen de Chinezen en ik ga dat uitproberen met een dikke draad van een chroom nikkel koper ijzer legering (die de vonkenboeren kennen als 'Constantaan') tussen de plus en de min van de uitgang. Met een kroonsteentje maak ik op de draad een middenaftakking zodat ik de weerstand kan variëren. Bij de laagst mogelijke weerstand protesteert de voeding: 'Hé ik kan maar 1,2A leveren hoor!' en valt de voedingsspanning terug naar 3V. Nou daar weet ik wel wat op, gewoon de 6A acculader erop! Die moet meer dan 60W kunnen leveren zonder meteen 'de broek op de knieën' te hebben. De RMS metende weekijzer Ampèremeter geeft 8A aan bij 3,4V. Dat is ruim 27 Watt en keurig volgens de spec's want de maximale output van 30W wordt gehaald bij 18 tot 24V op de ingang en het acculadertje levert nu niet meer dan 11V. De ampèremeter op het acculadertje geeft 4A aan, maar dat ding heeft de nauwkeurigheid van een spanningszoeker, dus daar heb je niet veel aan.
Dus is er 'proof of concept'! De converter wordt erg warm en daarom kan meteen worden gecontroleerd of de thermische afslag wel werkt. Tot 43 graden C kan ik wel aan m'n handen verdragen, maar de temperatuur van de converter is daar echt wel boven. Ineens is de spanning op de uitgang weg... Mooi de thermische afslag werkt! Nu wordt het spannend want die thermische afslag hoort weer in te schakelen als de temperatuur van de converter daalt. Ineens is de spanning weer terug maar kort daarna ook weer weg. Ik leg een aluminium blokje van 10mm dik op de converter en al snel is de spanning er weer en nu duurt het langer voordat de spanning weg is. De Chinezen hadden het in de spec's al gezegd dat het zinvol is de converters te koelen. Nu is het korte stuk Constantaan wel een hele lage belastingsweerstand, maar de Ri van een LFP cel is ook heel laag en bij een lege cel zal er dus ook een flinke laadstroom lopen, één die dicht bij een kortsluitstroom komt. Een een extra koelblok is dus de moeite waard. In de print kun je de 3mm gaatjes zien zitten voor het monteren van een koelblok dat dan weer 2 geneste U-profielen krijgt voor een verbetering van de koeling. Mocht dat nog niet genoeg zijn, dan heb ik nog wel ergens een 24V ventilatortje om te blazen.
Even de scoop op de ingang en de uitgang om te zien hoeveel rimpelspanning er is te zien. Op de ingang schrik je je wezenloos... de 100uf 'gladstrijk' condensatortjes doen eigenlijk geen hout. Er is alleen een doorlopende reclame van M's van Mac Donald's te zien. Nou dat zal dan ook wel een rimpel op de uitgang te zien geven... Dat valt me erg mee, ca 100mV rimpel, zonder snubber condensator en de variatie in laadstroom die de rimpel met zich mee zou brengen is van geen enkel belang. Met een snelle sweep is er wel een 100kHz rimpel te zien, die is voor de 'tantaaltjes' om weg te werken, dat komt wel goed.

Volgende keer: als je er nu een zonnepaneel op aansluit?

Groeten, Peper.

Ik lees het ademloos Peper!

Pre Scriptum. Il Cigno niet ademloos lezen hoor! Bij zo'n lange post als deze wordt je dan blauw als een Smurf!

Vier converters op een zonnepaneeltje

Het is geheel bewolkt en mooi droog weer. Weinig wind, dus ideaal voor een proefopstelling bij mij thuis. Het is 12.30 en dan staat de zon bij mij bijna in het zenit. De zon is niet te zien, maar de lucht is 'scherp'.


De energieleverancier voor deze test is een flexibel zonnepaneeltje van 50Wp met van die mooie MC4 connectoren. Die zijn IP 'waterdicht' en dus goed buiten te gebruiken.


Ondanks de verre van optimale instraling levert het paneel onbelast: 20V. Dat is meer dan de aangegeven Umpp van 17V. De verwachting is dat zodra de converters worden aangesloten deze spanning wel zal 'inkakken' door de opname van de ruststroom van de converters. Die is volgens de specificaties iets van 5mA per converter. De parallelschakeling van de 4 converters zal dus rond de 20mA opnemen uit het zonnepaneel. De spanning blijft op 20V staan! Het zonnepaneel heeft kennelijk voldoende licht om de ruststroom te leveren zonder spanningsval naar de Umpp van 17V of nog lager. Da's mooi!
De converters zijn ontdaan van hun trimweerstanden en zouden 3,3V + of - 5% moeten leveren. Op de DMM leveren ze allemaal 3,32V, dat is netjes binnen de tolerantie.



"Huh Peper wat is dat kleine ding naast de DMM? Is dat een raket?"
'nee'
"is dat een iPod?"
'nee'
"Is dat Super Grover?"
'Nee, dat is een mini oscilloscoop!'
"Hm, heb je die nodig voor deze meting?"
'Nee, het is gewoon een speeltje dat ik voor niet veel in China heb gekocht.'
Het ding heeft wel 2MHz bandbreedte en dat redt mijn oude BEM niet. Voor de rest is het ding handig klein en wordt de gemeten spanning ook nummeriek weergegeven. Het is dik overdreven om het ding als DC voltmeter te gebruiken, maar als ik wil zien hoeveel rimpelspanning een converter op de uitgang heeft, moet ik het toch hier mee doen. Ja, of mijn BEM naar buiten slepen.
De schakeling werkt naar verwachting en vier 6V instrumentenpaneel gloeilampjes van 5W gloeien op bij de helft van de nominaal spanning. Het zonnepaneel kakt bij deze belasting in naar 17,5V en levert de energie van -berekend- 5W voor de 4 lampjes. De spanning over de lampjes is gelijk: nog steeds 3,32V. Rimpel... 0,05V top-top. Frequentie van die rimpel: 200kHz. Zo, dat zijn echt wel goeie convertertjes. Nu maakt het voor het laden van LFP cellen niet uit of er een kleine rimpel op de laadspanning zit, maar als heer WADnWIND een dergelijke lader zou willen gebruiken en hij heeft weer eens één van zijn 'helse hoog frequent machines' aan staan, zal hij het wel zonder een rimpelspanning willen doen.
Het richten van het zonnepaneel naar een lichte plek in de bewolking doet de spanning van het paneel weer oplopen naar 19V. Even de uitgang van de converters controleren of die wel op de 3,32V blijft. Dat doen ze, de laatste digit blijft 2, hoe ik ook probeer hier 3 van te maken door meer licht op te vangen. Ze zijn echt mooi constant. Bij het aansluiten van LFP cellen om te laden zal de spanning op de converters worden bepaald door de klemspanning van de te laden cel, maar ik wil niet dat in gunstige condities die spanning boven de 3,4V gaat komen, want dan kan de betrokken cel worden overladen en is het 'fit and forget' principe gecompromitteerd.

Er is ook nieuws vanuit het meetlab. De spec sheet van de converters geeft aan dat je voor vergroting van het laadvermogen geen converters met de output parallel mag schakelen. Dit wil zeggen dat 4 30W converters samen een LFP acculader vormen met een laadvermogen van 120W. Bij 12V is dat een laadstroom van 10A (als je maar genoeg zonnevermogen op de ingang kunt zetten). Aangezien 'everything is bigger in Texas' zal dit voor de Texaanse zeilers wel eens onvoldoende kunnen zijn. Het meetlab heeft contact opgenomen met Mornsun en zij gaven in eerste instantie aan dat je ze wel parallel kunt schakelen. En dan komt de ellende van 'lost in translation'... Nadat de sales jongens van Mornsun werden gewezen op het feit dat in de spec's staat dat het niet mag, zeiden ze dat de ingangen wel parallel mogen worden geschakeld. Ja, maar dat vroegen we niet, we hebben gevraagd of de uitgangen parallel mochten worden geschakeld. Nee, dat mocht dus niet. Dat betekende dat de vlieger van 4 dikke AC/DC converters op 230V om de cellen even snel vol 'te prakken' niet zou opgaan als je deze AC/DC converters parallel aan de Mornsun 30W converters zou zetten. BUMMER!
Nu is een LFP cel ook een stroom/spanningsbron en deze staat dan parallel aan de uitgang van een converter. Nu verandert de spanning van een LFP cel niet dramatisch (tenzij bij kortsluiting) en in het meetlab is al aangetoond dat het cel-laden onder belasting van een 12V accubank van 4 cellen heel goed verloopt. Voor de statistische sceptici: de 12V accubank heeft 2 maanden aan de converters staan laden en geeft dan nog steeds 3,45V per cel aan. De 4 cellen in serie gedragen zich als een spanningsdeler en zou je deze 4 cellen in serie laden met 13,2V dan komt er netjes 3,3V over elke cel te staan. 'Dat is niet helemaal vol' zullen de scherpslijpers zeggen. Dat is waar, maar dan heb je ook geen onbalans tussen de cellen.en die laatste 100mV kun je er fijn door de DC/DC converters van Mornsun bij laten 'prakken'. Daar komt bij, helemaal vol is alleen nodig voor lood zwavelzuur accu's, LFP accu's leven langer als je ze niet helemaal vol laadt.
De hypothese is in het meetlab getest... Vier cellen in serie op 13,2V uit een gestabiliseerde voeding en dan 4 converters die 3,5V per cel leveren en dan maar wachten op de klap... Die kwam er niet, wat wel zichtbaar wordt is dat de laadstroom zich keurig verdeeld tussen de stroom uit de gestabiliseerde voeding en de stroom uit de converters. Wordt de spanning over de hele accu terug geregeld door de gestabiliseerde voeding in spanning terug te regelen, dan neemt de laadstroom uit de converters toe en omgekeerd. "Proof of concept"!



Je mag dus geen converters parallel schakelen, maar een string van LFP cellen met ieder een eigen converter, kan dus wel worden aangesloten op een bulk-lader die met ca 13V de eerste 60 tot 70% SOC in de accu te brengen om daarna via de converters per cel een 'topping up' te doen naar 100% SOC. Bij uitstek geschikt voor de 'Texaanse schippers'!

Groeten, Peper.

Goed verhaal Peper, lekker kort....