Onderwerp: Een alles etende regelaar voor accu's

Peper schreef :
Is die 3,45 V een spanning die je permanent mag blijven aanbieden?

Je impliceert een temperatuursafhankelijkheid door de “bij 25^oC.” toevoeging. Hoe ziet die afhankelijkheid eruit?

Nachtvlinder schreef :
Weet je grote voorbeeld dat niet?

Ja. Maar mijn vraag is aan Peper. Die is al eerder gevraagd om uitleg, maar is daar nooit op in gegaan:

zeilersforum.nl/index.php/foru...tor?start=50#1429793

Nachtvlinder schreef :
Ohh...

Eclips schreef :
Nee hoor, dat 123 BMS uit Praag meet op de cel zelf en mijn eigen BMS meet ook op de cel..

terzijde de 123 BMS is een product van Nederlandse bodem.

Nachtvlinder schreef :
Volgens een artikel over het gebruik van LFP-cellen in ruimte vaartuigen is de laagste temperatuur om te laden 0^oC. Dit omdat de celspanning bij deze temperatuur onder de 2,5V komt. Dat wil zeggen dat de kromming van de stroom/spanningscurve bij 100% SOC op 2,5V komt en er beter niet meer geladen kan worden want dit betekent dan automatisch overladen. Het laadvermogen wordt dan niet meer omgezet in lading van de cel (want deze zit 'vol') maar in warmte. Door de warmte compenseert de cel wel voor de maximale laadspanning door de celspanning te verhogen. Hieruit is een temperatuurscoefficient op te maken van 1V per 25^oC voor de knik in de laadcurve. Het probleem is dat je dan niet de temperatuur van de buitenkant van de cel moet beschouwen, maar die van de binnenkant of de platen. Dat is voor ons niet te doen want dan moet je gaten in de cel boren. Mogelijk is het meten van de temperatuur van de celpolen beter overeenkomstig met de temperatuur van de platen en zou hier wat uit af te leiden zijn. Door de temperatuurscoefficient af te leiden uit de 2 punten, is geen goede weergave mogelijk want er is dan een lineair verloop en het zal bijna met zekerheid in werkelijkheid geen lineair verloop zijn.
Boven de 10^oC kun je permanent 3,4V aanbieden. De cel zit dan net niet vol en wordt dus niet overladen. Zou de cel wel vol raken, dan gaat de temperatuur van het binnenwerk omhoog en daarmee ook de celspanning. Bij [laadspanning == celspanning] wordt de stroom 0 en wordt er geen lading [I.t] meer aan de cel toegevoegd. Dit is inmiddels in de praktijk getest bij het een jaar lang op een lader aangesloten laten. (is alhier over gepost)
Groeten, Peper.

Nachtvlinder schreef :
Ja, boven de 10^oC mag je die 3,45V permanent aanbieden. Komt de cel op 3,45V dan is het spanningsverschil met de laadspanning 0V en loopt er volgens de wet van Ohm geen stroom meer en wordt er niet meer geladen, want geen laadstroom.
Zou je onder de 10^oC door het aansluiten van een laadspanning van 3,45V toch nog een laadstroom in de cel brengen, dan wordt de cel warmer en de toegenomen temperatuur doet de celspanning dan stijgen. Dit houdt in dat een 'float current' geen lading meer aan de cel toevoegd, maar alleen nog warmte opwekt. Dit heb ik wel eens aangeduid met 'laad koorts'. Dit gaat ten koste van de levensduur van de cel, waarbij de 'overlaadstroom' evenredig is met de mate van lithium plating.
Groeten, Peper.

It Paradyske schreef :
Ook weer opgehelderd. Ik dacht al dat ik achterlijk aan het worden was...

Peper schreef :
Hier drijft jouw hele theorie op. Ik ben erg benieuwd welk artikel/onderzoek dit betreft. Vooral het vetgedrukte stuk (dat je niet onder 0 grC kunt laden is men het wél over eens).

Dit zou namelijk óók betekenen dat een LiFePO4 pakket bij vorst maar 10 V levert en dus onbruikbaar zou zijn om een 12 V systeem te voeden.

Zie hieronder een uitgebreid onderzoek, welke zeker niet zo'n significant temperatuurseffect aantoont:

The Relationship of Voltage and SOC of LiFePO4 batteries in different temperatures

OCV = Open Cell Voltage

In rood omkaderd het gebied waar wij onze accu’s gebruiken en laden. Ik zie daar geen relevante verschillen in OCV als functie van temperatuur:

@Nachtvlinder:
Ik zie nergens dat deze temperatuur in de cel is gemeten. Bij temperatuurmeting van het plastic is elke uitslag goed. in geval dat de cel net is/wordt geladen met jouw favoriete systeem met een Float current, kan alle uitslag meteen de afvalbak in omdat deze stroom de platen in de cel direct verwarmd. Ik vind je argumentatie niet steekhoudend.
Groeten, Peper.

OCV betekent dat er niet ge- of ontladen is; de cellen in rust dus.

Hier (zie link) staat beschreven hoe er getest is:



Telkens een meting na 4 én 12 uur rust in de koelcel tot de OCV bij een volgende, lagere temperatuur gemeten is. Als het verschil tussen 4h (B12) en 12 uur (A12) bij één temperatuur klein is, mag je aannemen dat de cel intern dezelfde temperatuur heeft. Óf dat deze temperatuur blijkbaar weinig effect heeft

Per rij is er niet ont- of bijgeladen. Daar dus geen warmteontwikkeling. Tussen de hoogste temperatuur (60 grC) en de -20 grC meting zit 96h, 4 dagen. Dan koelt zo'n cel wel af hoor!

Zelfs al zóu dat (12 uur wachttijd...) te kort zijn en de cel intern nog geen stabiele temperatuur hebben bereikt, dan zou je toch wel íets moeten zien van een dalende klemspanning, lijkt mij? Bij de -20 grC meting zal de cel wellicht geen -20 zijn geweest, maar veel lager dan de 60 grC meting

Ik vind dit eigenlijk een prima gedocumenteerd onderzoek; jouw zorgen worden stuk voor stuk weggenomen!

Heb je een link naar dat (ik neem aan goed gedocumenteerde, gezien je kritische houding hierboven over de meetmethode) onderzoek waar je vetgedrukte aanname(?) op gebaseerd is?

L.B. voor de gebruikers

Gepost met de officiële Zeilersforum-app

Iets minder wetenschappelijk misschien maar dit is de logging van mijn accu's van afgelopen winter, SOC 50%.


Met heel veel moeite en fantasie zou ik ietsje variatie kunnen zien in de spanning als de temperatuur flink varieert... Maar dat kan ook door de temperatuurafhankelijkheid van de batterijmonitoren komen.

@Nachtvlinder:
Nu je wat meer meetgegevens geeft wordt het spannender... Feit blijft dat er geen 'kern temperatuur' wordt gemeten. Dat de kerntemperatuur na 12 uur koelkast gelijk is aan de buitentemperatuur blijft een aanname en dat is niet te controleren.
Ik heb geen URL van het artikel. Ik heb het gedelete en niet opgeslagen omdat ik met mijn bootje geen ruimte vluchten maak en de inhoud van het artikel (op de gegeven temperatuurscoefficient na) niet van toepassing is. Dat temperatuur wel veel meer invloed heeft dan in de door jou gegenereerde gegevens is weergegeven, blijkt praktisch uit de feiten dat:
Tesla haar accu's voorverwarmd voordat ze gaan snelladen (mogelijk doen ze dat niet meer bij de nieuwe uitvoering met LFP accu's)
Alle EV's in de winter een kleinere actieradius hebben. Er is een variabele waar wel rekening moet worden gehouden: De verwarming van de auto gaat ten koste van de lading van de accu's en dus van de actieradius. Dit zou kunnen worden gebalanceerd door het energieverbruik van de airco in de zomer. Hier is niets echt goed bepaald of vastgesteld.

Wat ik wel heb gedaan is een ge-thermostreerde accubak met verwarming ontworpen waarbij het laadvermogen eerst wordt gebruikt om de accu te verwarmen en pas boven de 5^oC te gaan laden. Dit zou alleen zinvol zijn als de boot met daarin de accu('s) uit het water wordt gehaald in de winter en er een zonnepaneel actief blijft om de accu te laden. Calidris gebruikt in zijn schema een thermostatische schakelaar om de lader onder 0^oC uit te schakelen. Dit zal alleen een issue zijn indien de boot met accu's in de winter op de kant ligt en de buitentemperatuur rond de boot onder de -10^oC wordt. Mogelijk is deze situatie te ondervangen door de accu's goed thermisch te isoleren zodat de cel temperatuur niet sterk varieert en het hele jaar door boven 0 blijft.

Verder heb ik ervaring met 20 330Ah LFP cellen van een 'Elektromobil' in Saas Fee. De cellen zijn thermisch niet geisoleerd en een buitentemperatuur onder de 10^oC is daar geen uitzondering. Er wordt met 3.3V celspanning geladen. Toch zijn er nu een aantal cellen door Lithium plating defect en daarvoor is geen andere verklaring mogelijk dan dat de cellen door het laden bij een lage temperatuur toch met 3.3V zijn overladen.
Er is nog een andere mogelijkheid: de accu's worden in een afdaling door de motor geladen en dan mogelijk overladen. Dit zal op het waterpas liggende water niet kunnen gebeuren. Het blijft altijd lastig van variabelen constanten te maken. Naar een oplossing voor de elektrovoertuigen met Li-ion accu's wordt nog gezocht. Het via een zwaar relais loskoppelen van de accu bij overspanning is geen oplossing omdat de motor dan niet meer afremt.
Als je van Saas Fee naar Saas Grund rijdt en je hebt Li-CobaltManganaat cellen of Li-polymeer cellen, staan die wel in de fik als je 'beneden' aankomt.
De zoektocht naar een fool-proof lader is nog niet afgelopen. Ik verwacht dat er 'in de bergen' nog wel accubranden van EV's zullen voorkomen... Vooral als de 'Wagenführer' door de lage Ri van de LFP cellen zich laat uitnodigen te denken dat hij Max Verstappen is. De laad- en ontlaad-eigenschappen van de installatie zal hufter-proof moeten worden. Dat is nog niet het geval.

Groeten, Peper.

Over kerntemperatuur… Ik lees deze curves (per SOC) van rechts naar links. Je ziet dan (bij elke SOC) dat de OCV tussen 4 uur en 12 uur in eenzelfde omgevingstemperatuur niet (of: niet meer…) verandert. Dat is toch te interpreteren dat de kerntemperatuur ofwel al gestabiliseerd was na die 4 uur ofwel de kerntemperatuur geen invloed heeft op de SOC!?

Zal later op je verdere gevolgtrekkingen in gaan, maar laten we het eerst eens worden over wat deze metingen zeggen…

Ik snap dat je dit aanneemt om geen gat in de cel voor een temperatuurprobe te boren.
Maar... (oh shit, er is een maar) Waarom dalen de gele en de groene spanningscurve bij een toenemende temperatuur? Dit is tegen alle natuurkundige logica in. (Kernresonantie, spinmoment en spinsnelheid)
Als je dat weet, waarom dalen de witte, blauwe, roze en (lichtblauwe?) dan niet bij een lagere temperatuur? Dit is een discrepantie. Ligt dit aan de SOC van de cellen?
Van alle opslagsystemen (van zink/kool batterijen tot NiMH accu's) neemt de spanning toe bij een temperatuurverhoging. Bij deze Li-accu's niet. Waarom maakt de natuurkunde die uitzondering? Ik vind dat heel vreemd en zoiets kan wijzen op een meetfout of op een temperatuur coëfficiënt van het meetsysteem.
Ik weet het ook niet, maar voor mij degradeert dit de waarde van de meting.
Groeten, Peper.

Tsja… Andersom zie ik geen enkele aanwijzing (ook elders niet, en je onderzoek blijkt nu kwijt te zijn…) dat de OCV zou dalen naar 2,5 V bij 0 grC.

Dat je niet mag laden bij die temperaturen daar is men het wel over eens… Maar niet om de reden die je noemt. De theorie die je daar aan hangt ben ik ook nergens anders dan hier tegen gekomen. Ook Hans zijn metingen (een week lang rond 0 grC) laten geen OCV effect zien dat ook maar in de buurt komt van jouw stelling.

Anyway let’s agree to disagree dan maar.

Heb je ergens gehoord / gelezen waarom je dan niet bij die lagere temperaturen mag laden? Kennelijk is daar wel een reden voor want 'men' is het daar over eens. Is die reden niet bekend, dan valt voor mij de argumentatie onder het hoofdstuk 'er was eens...'
Ook Hans doet aan temperatuur meting buiten de cel en dat is geen celkern temperatuur. Interessanter is dat in zijn metingen de celspanning niet omlaag gaat bij een stijgende temperatuur. Dat maakt de waarde van zijn onderzoeking hoger omdat dit overeenkomt met energie toename bij een hogere temperatuur, zoals in de natuurkunde gebruikelijk is. Bij jouw gegevens is er sprake van een spanningsdaling bij temperatuur toename. Onmogelijk? Nee, dat niet er bestaan stoffen met een negatieve temperatuurscoefficient voor soortelijke weerstand zoals koolstof, ook ijs zet uit als het kouder wordt.
Tegenwoordig wordt er wel koolstof op de kathode van LFP cellen gebruikt en dat heeft een NTC voor elektrische weerstand. Of dit een 'game changer' is... Ik weet het niet. Je zou hiermee een mogelijkheid hebben om de temperatuurstijging die je ziet in jouw meetcurven te verklaren. Is best interessant!
Groeten, Peper.

Peper schreef :
Han,
Na vier maanden ongebruikt in de boot te hebben gestaan is de binnen- en buitentemperatuur echt wel hetzelfde.
Echt waar, de openklemspanning varieert echt niet naar 2.5V

Hans, dat lijkt mij ook wel zo. In het onderzoek naar de 'ruimte accu's' werd aangegeven dat bij -30oC de spanning 0V was en dat de minimum spanning voor een cel van 2.5V op 0oC werd gepasseerd.
Wat ik heel bijzonder vindt in de data die nachtvlinder presenteert, is dat de spanning bij toenemende temperatuur afneemt. Ik had ooit een zwarte VW kever (op 6V) niet bij koud weer slecht startte en bij warm weer makkelijk aansprong. Dit is de makke van de 6V technologie in auto's en daar hebben we geen last meer van.
'Weet jij wat je moet doen' zei mijn buurman van de Esso garage, 'je moet eerst het groot licht even aanzetten en dan pas starten.' Ik was er van overtuigd dat hij mij in de maling nam omdat de belasting met het groot-licht de accu verder zou ontladen... Maar toen startte de motor prima. De belastingstroom door de accu verhoogd de temperatuur en daarmee ook de (toch al miezerig lage) accuspanning.
Dit is geheel in tegenspraak tot de spanningsverlaging bij een hogere temperatuur zoals Nachtvlinder die presenteert. Hierdoor twijfel ik aan de waarde van zijn meetgegevens. Ik twijfel niet aan zijn meting! Die is heus wel goed.
Groeten, Peper.

@Peper

Er wordt met 3.3V celspanning geladen. Toch zijn er nu een aantal cellen door Lithium plating defect en daarvoor is geen andere verklaring mogelijk dan dat de cellen door het laden bij een lage temperatuur toch met 3.3V zijn overladen.

Hoe heb je de lithium plating vastgesteld / geconstateerd?

Misschien zijn ze wel defect geraakt door een verkeerd laadregime ? (Te laag voltage , te lage laadstroom = memory effect waardoor ze niet meer tot 100% vol geladen kunnen worden)

Ik kan denk wel een half dozijn redenen bedenken waarom ze defect geraakt zijn , en die hebben niets met lithium plating en/of laden onder 10celsius te maken

En voordat het half dozijn gevraagd wordt en verder niet op de vraag ingegaan wordt

-: productie defect , waarom enkele cellen defect als ze allemaal op dezelfde manier behandeld worden , geladen / ontladen worden, in dezelfde ruimte staan en dus dezelfde temp hebben

-: met te weinig laadstroom laden
-: te laag voltage laden
-: niet tot 100% laden
-: memory effect

Peper schreef :
Sorry hoor, ik geloof je dat het uitmaakte of je het licht aan zette, maar ik hoop toch zeker dat je zelf niet geloofd dat je een paar kilo lood significant opwarmt door even je groot licht aan te zetten? Dan zou je aardig wat energie in de accu moeten verstoken. Nu is het rendament van een loodaccu niet astronomisch hoog, maar zo slecht is het nu ook weer niet....

@ReneK:
Productie defect is een mogelijkheid. De cellen zijn wel getest voordat ze werden gemonteerd.
De cellen staan in een elektrokar aan de buitenlucht. Geen constante temperatuur!
Er is geen minimum aan laadstroom voor LFP cellen, zei het dat de laadtijd dan langer wordt.
Met een te lage spanning laden levert een hele lage laadstroom op of zelfs geen laadstroom. Bij een 'gekke lader' kan het belasting van de cellen opleveren.
Niet tot 100% SOC laden is geen probleem voor LFP cellen, er is zelfs verlenging van de levensduur van de cel als je niet tot 100% laadt.
Memory effect is niet de oorzaak want daarvoor moeten de cellen een aantal keren geladen en ontladen zijn om het 'geheugen te ontwikkelen' en dat was niet het geval. Het door jou aangehaalde artikel over het memory effect geeft dit aan... In de test zelf gebruiken ze nieuwe accu's waarbij naar hun eigen zeggen geen memory effect kan voorkomen en toch tonen ze dat aan. Inmiddels heb ik een nieuwe cel (160Ah) die door memory effect is leeg gelopen (eerste laadfase). Ik zal daar nog over posten.
De 20 cellen werden door 20 individuele laders (DC/DC converters) geladen met maximaal 10A en een celspanning van 3.3V. Er is geen mogelijkheid tot ontladen via de laders door galvanische scheiding tussen de laders onderling en de vermogensbron.

@HotSnail: Het kan best een 'gekkie' zijn geweest waarom de motor na het aanzetten van het licht wel startte. Ik heb geen meetgegevens om aan te tonen hoe de spanning van de accu zich heeft gedragen na het aan en uitzetten van het licht. Ik was wel blij dat ik weer kon rijden! Overigens staat bij de kever de accu onder de achterbank en daarmee in een ruimte met minder grote temperatuur variaties dan bij een auto met de accu onder de motorkap. Teveel variabelen!
Groeten, Peper.

EDIT
Voor ReneK:
Lithium plating is te constateren (non destructief) indien de celspanning door ontlading 0V is geworden en de cel in fase 1 is gekomen. Je zult dan de cel opnieuw initieel moeten laden met ca 4V om in fase 2 te komen. Dit vraagt bij cellen van grote capaciteit een zeer hoge stroom om de 4V te bereiken. Daarna kun je de cel met een stroombron verder laden tot 2,5V celspanning om zeker in fase 2 te zitten. Neem je nu de lader los, dan zie je de spanning dalen naar 0V. Door de Li plating kan de cel geen lading opnemen en de spanning kan daarom niet behouden blijven.
P