Onderwerp: Li-ion accu opslag met geïntegreerde balancers

Ik ben bezig met nieuwe accu's aan te schaffen en lees mee. Ik snap er lang niet alles van en probeer te duiden wat ik lees.

3Noreen probeert al zins de aanschaf van deze accu's een oplossing voor dit probleem te bedenken. En persslot veel mensen (ZF) weten meer dan één. Maar daarvoor moet ik wel eerst weten uit te leggen wat ik als probleem zie. Tot nu toe is WadnWind die aangeeft te snappen waar ik het over heb.

Als we een aantal maanden weg zijn is het niet een probleem. Maar zelden bereiken we tijdens de reis een 100% volle accu.
Echter als we de boot achterlaten haal ik altijd de accu's los om te voorkomen dat de zonne panelen elke dag weer opnieuw proberen de al volle accu's te laden. Maar ik zou wel volle accu's willen hebben als ik weer aan boord kom.
Verder zou ik ook wel graag willen dat als de accu's vol zijn we automatisch energie blijven gebruiken uit de panelen. Dat is lastiger dan het op eerste gezicht lijkt.

Is dat niet gewoon het 7 stappenplan van JohnBerg aflopen? Ik snap dit ook niet, en lijkt in tegenspraak met alle verhalen die je hiervoor gepost hebt.
Als ik elke keer de accu's moet loskoppelen als ik van boord ga dan hoeft het voor mij niet.

Even weer het door mij aangehaalde docje. Het stukje waar het over gaat.




Nu gaat het juist om de aanwijzing.

The damage by the slow over charge at balancing level is the most common reason of a gradual damage to the lithium cells


Dit is nu juist wel wat John in stap 4 van zijn stappenplan voorstelt (CV fase). Dat lijkt mij dus niet verstandig. Ook genoeg negatieve gebruikers ervaringen op het net over te vinden. Vooral bij Camper fora.

Om het probleem nog complexer te maken zou je bij het bereiken van het einde van het laden de spanning van de zonne panelen niet, zoals ik nu doe, helemaal af moeten schakelen maar terug moeten brengen naar een relaxed voltage (3,4V/cel) Maar hoe doe je dit op een leuke manier ?

Zolang je niet automatisch terug kan regelen tot 3,4 V per cel, is afschakelen het beste lijkt me.

Dat is wel even een totaal andere mindsetting dan dat we tot nu toe gewend zijn.
Bulk laden of stroom begrenst prima, tot een bepaald lading percentage/celspanning, daarna mag er voor een gelimiteerde tijd en stroom nog nageladen worden tot aanbevolen max. celspanning. Daarna terug zakken op spannings begrenzing van 3,4V celspanning.

Zolang je een constant aanbod of bron hebt, is dat allemaal wel te regelen. Maar onderweg met wisselde beschikbaarheid van bronnen zoals dynamo, zonnepanelen en soms schroefas dynamo wordt dat een lastig verhaal. Er is vooralsnog geen log of geheugen waar de lading zich bevond toen de bron stopte en waar moet de lading weer beginnen in het proces? Weet de, kennelijk onvermijdelijke laad electronica, nog in welke fase de lading was als een wolk voor het zonnepaneel schuift en weer weg?

En dus niet, zoals we bij loodaccu's gewend zijn: flikker alle beschikbare energie maar over de rand in de accu, je weet maar nooit. En liefst nog iets meer.

Aan het begin van dit draadje had ik nog spijt dat ik vorig jaar nieuwe accu's moest kopen onderweg, echter aan het eind van dit draadje heb ik geen spijt meer dat ik nog een cyclus met optima's moet doen.

3Noreen schreef :
Noreen alnog bedankt voor de motivatie van het advies om bij weekend gebruik niet voor Li-ion accu's te gaan.

Wat betreft je probleem met het telkens opnieuw laden van accu's door de zonnepanelen:
Is het volgende, wellicht wat onconventionele idee, iets?

- Zodra de li-ion accus volledig zijn geladen wordt de complete installatie (laders en gebruikers) omgeschakeld naar een kleine loodaccu (eventueel de startaccu).
- Zodra deze loodaccu voor zeg 10% ontladen is, wordt er wee teruggeschakeld naar de li-ion accus.
- vervolgens wordt de loodaccu door een lader(aangesloten op de li-ion accu) weer geladen.

3Noreen schreef :
Dit is wat in mijn stappenplan staat:

4. Als de spanning de tripwaarde (3,6 V) bereikt, wordt de spanning verder constant gehouden. De stroom zal nu gaan afnemen. De balancers kunnen worden ingeschakeld.

5. Als de stroom gezakt is tot een percentage (5%, 7,5%, 10% of 20% instelbaar) stopt het proces en is het laden klaar. De lader wordt afgeschakeld, maar houd de spanning in de gaten.

De tripspanning komt helemaal niet to 4,0V per cel, maar slechts tot 3,6V. De pieken die in jouw plaatje staan worden helemaal niet bereikt.

IMHO treden de problemen steeds op doordat de tripspanning van een cel in de buurt van de maximum waarde komt. De leverancier adviseert om 0,2V onder die maximum waarde te gaan zitten. In mijn beleving zou je er nog 0,2V onder moeten gaan zitten, dus op 3,6V.
De tripspanning wordt nu eerder bereikt, en de CV fase gaat eerder in, maar duurt wat langer.


3Noreen schreef :
Ik had al eens zitten denken om een ladertje op een breadboardje of experimenteerprintje te zetten. Dat hoeft IMHO niet erg ingewikkeld te zijn. Twee uurtjes solderen en dan is het wel klaar.

Wat betreft de timers, ik zou er een Arduino nano bijzetten die de lader controleert. Dus de cycli precies zo doen zoals Microchip ze beschrijft.
Dus als de cellen vol zijn het zonnepaneel eraf, en als de spanning tot 95% van de eindwaarde is gezakt opnieuw starten. Dat zal dan een heel snelle cyclus worden, die de CC fase dus bijna meteen zal overslaan.

Ik zou, om het eenvoudig te houden, de slechte cel detectie weg laten.

Hier nog eens in een plaatje wat ik bedoel:
(ik kan niet erg goed uit de hand tekenen)





Bovenste grafiekje is de situatie nu. (de CV fase wordt niet gedaan)

Het totale vermogen dat in de cel gestopt wordt is de gearceerde oppervlakte. Het groene deel is het vermogen tijdens CC fase. Het blauwe deel is het vermogen tijdens CV fase. Over de percentages verschillen 3Noreen en ik van mening. Maar ik denk dat het plaatje, ondanks het slechte tekenen, de situatie aardig schetst.

Wat je IMHO moet doen is de tripspanning verlagen tot 3,6V Dat heeft 2 voordelen:
1. Je zit verder weg van de door de fabrikant opgegeven maimum rating van 4,0V, dus meer marge
2. Met 4 cellen wordt de spanning dan 14,4V. En dat past heel mooi.

In het plaatje zie je dan in het onderste deel dat de oppervlakte van het groene deel kleiner is geworden. Logisch, want je bent 0,2V eerder gestopt met die fase.
Om aan hetzelfde vermogen in de cel te komen moet het blauwe deel dus langer duren.

In de CC fase houd je de spanning constant?? Moet er geen stroom op de Y-as staan?

Zolang je niet stelselmatig boven de 4 volt komt is er weinig aan de hand. Met 3,6V zit je dus heel safe. John wil de stroom ook nog keurig afremmen zodra die daar in de buurt komt. Zo werken de mij bekende dure laders ook.

Onderspanningsbeveiliging is minstens zo belangrijk. Hoe willen jullie dat gaan tackelen? Een relais dat schakelt zodra een cel de minimale spanning bereikt? Mosfets die "op slot gaan"?

3Noreen heeft gelijk! De CV fase is een relikwie uit het loodzwavelzuur tijdperk om sulfatering van de platen tegen te gaan. Daar waar het de levensduur van de loodzwavelzuur accu's verlengde, doet het dat zeker niet bij LiFePO accu's. Het is inderdaad een onderdeel van de loodzwavelzuur mindset.

Ik vond zijn uitlating: "als je accu's vol zitten, heb je te kleine accu's gekocht" heel bijzonder en kon het niet goed plaatsen, maar zie nu waar dit op is gestoeld.

Dit betekent dat de langste levensduur voor LiFePO accu's wordt bereikt bij de volgende voorwaarden:
Bij stroomafname uit de accu's:
laden tot 3,6V per cel en dan geheel stoppen met laden. Stoppen is dan helemaal afschakelen! I_laad en U_laad zijn dan 0.
laden vanaf 2,5V per cel.

Bij accu's zonder stroomafname:
laden tot 3,4V per cel en dan geheel stoppen met laden. Stoppen is dan helemaal afschakelen! I_laad en U_laad zijn dan 0.
laden vanaf 2,5V per cel.

Bij accu's in opslag:
laden tot het 40% punt (ca 3V per cel) en geheel stoppen met laden. Stoppen is dan helemaal afschakelen! I_laad en U_laad zijn dan 0.
laden vanaf 2,5V per cel.

Lastig dat je dan eigenlijk niet je boot met 'volle' accu's stand by kunt hebben liggen en je net voor vertrek moet 'vol laden', maar daar krijg je dan de langste levensduur van de accu's voor terug.
Groeten, Peper.

Nachtvlinder schreef :


Aangepast.

PvO schreef :
Graag gedaan !

3Noreen schreef :
3Noreen, de oplossing lijkt mij vrij eenvoudig: gewoon niet boven de 3,6V komen. Dan is je probleem opgelost en heb je een 95% volle accu.
Het effect dat LiFePo sneller verouderd als ze vol zijn is slechts marginaal. Andere Li-ion vormen zoals LiMn en Lipo hebben daar veel meer last van.

JohnBerg schreef :
Daar lees ik iets heel geruststellends, tussen alle onheilspellende berichten hier:

Ik leid daar uit af, dat een battery pack voorzien van balancers gewoon permanent aan een gangbaar laadsysteem gehangen kan worden, mits dat niet boven een bepaald voltage komt. Misschien is het niet het allerbeste, maar dat hoeft ook niet zo lang ik de levensduur maar niet onnodig bekort.

Kunnen jullie met deze redenering instemmen of ga ik te kort door de bocht? Ik wil het graag zo praktisch mogelijk houden en liefst die dingen kopen en installeren zonder poespas.

Klopt. In theorie verkort je de levensduur wel met een paar %, want de ideale lange termijn opslag vulling (of is het nou 1 woord?) is ca 40%. Aangezien LiFePo met de jaren nauwelijks verouderd zul je daar weinig van merken.

Peper schreef :

Laden pas vanaf 2,5V, maar dan zijn ze leeg! Met m'n kleine zonnepaneeltje moet ik laden wat ik kan om hem een beetje vol te houden....
Dan zit ik geheid binnen de kortste keren met een blackout.
Een paar dagen niet motoren, maar wel veel zeilen (en instrumenten aan) wordt dan een probleem.

Peper schreef :
Komt heel dicht in de buurt van de praktijk bij ons aan boord. Op een paar zaken na.

Voor ons is een onder spaning van 3,0 volt per cel "heilig" Koste wat het kost zal ik proberen daar niet onder te komen. De coulomb counter staat dan < 15% van 300Ah. Op zee heb ik graag nog wat marge. Noreen is toch erg afhankelijk van elektronische speeltjes.
De accu's worden weer gekoppeld aan de zonne panelen als de coulomb counter <80% komt.

Er is natuurlijk altijd een verschil tussen hoe je in theorie de langste levensuur kunt behalen en wat in de praktijk haalbaar blijkt. Maar het afronden van de hoeken doe je natuurlijk alleen als dat zin heeft.

3Noreen probeert al zins de aanschaf van deze accu's een oplossing voor dit probleem te bedenken. En persslot veel mensen (ZF) weten meer dan één. Maar daarvoor moet ik wel eerst weten uit te leggen wat ik als probleem zie. Tot nu toe is WadnWind die aangeeft te snappen waar ik het over heb.

Als we een aantal maanden weg zijn is het niet een probleem. Maar zelden bereiken we tijdens de reis een 100% volle accu.
Echter als we de boot achterlaten haal ik altijd de accu's los om te voorkomen dat de zonne panelen elke dag weer opnieuw proberen de al volle accu's te laden. Maar ik zou wel volle accu's willen hebben als ik weer aan boord kom.
Verder zou ik ook wel graag willen dat als de accu's vol zijn we automatisch energie blijven gebruiken uit de panelen. Dat is lastiger dan het op eerste gezicht lijkt.



3Noreen,

Dit lijkt mij ook een relevant probleem voor "weekendzeilers". Zodra deze zeilers na een paar uur zeilen in een volgende haven aankomen en de walstroom aansluiten, zullen de accu's geladen worden. Waarschijnlijk zullen deze, nauwelijks aangesproken accu's, binnen no-time vol zijn. De lader zal dan nog uren (tot de volgende ochtend de walstroom wordt losgegooid) de accu's blijven "volpompen". Wat dan te doen? Walstroom eerder losgooien, minder vaak aan de walstroom (accu's meer ontladen)? Op zicht best te doen, maar betekent wel dat je er zelf meer op de status van de accu's moet letten..

als je de uitgangsspanning van de lader niet te hoog hebt staan zal deze de acuu niet blijven volpompen hoor.
Als aan beide kanten de spanning even groot is loopt er geen stroom meer.

Eric Z schreef :
Dit precies de reden waarom ik eerder in het draadje schreef dat ik als weekeind zeiler geen LiPo's zou nemen.
Don't fix-it if it's not broken. Wat is er mis met loodaccu's in deze toepassing ?


LiPo's hebben voordelen als je die nodig hebt.
a. Ze zijn lichter voor de zelfde capaciteit.
b. Ze zijn compacter. Dus je kunt een veel grotere capaciteit meenemen. De reden voor elektrisch aangedreven boten.
c. Ze hebben een veel hoger rendement. Dat telt als je van wind en zon moet rondkomen.

Hoe dan ook, de beste oplossing lijkt het toepassen van balancers en een oplader waarvan de uitgangsspanning electronisch kan worden ingesteld. Dan een microcontroller tussen beide als manager.

De balancer zo ontwerpen dat ie een grote stroom aan kan, bijv 10 of 20 Ampere, zodat het balanceren snel kan geschieden.

In slaap mode wordt de batterij cel spanning omlaag geregeld naar 3.4 volt.
Voor het varen systeem omschakelen naar actief -> cellen worden opgeladen naar 3.6 volt. ( of hoe hoog je wil)

Je kan ook nog een gsm inbouwen, en dan via een smsje de lader omschakelen van slaap naar actief.
Zodat de accus van 3.4 naar 3.6 worden geladen. ( en meteen ook de koelkast aan voor koud bier/wijn)
en je dan dus bij aankomst met volle accu's vertrekt.

roozeboos schreef :
Prachtig ! Als het ding ook nog de gebruikers kan afschakelen als de spanning onder een aanvaardbaar nivo zakt. Maar als je iets aan kunt zetten kun je het ook uitzetten lijkt me. Het koude bier,daar kunnen we het wel over eens zijn, is noodzakelijk als we aan boord komen.

Wanneer kan ik mijn bestelling plaatsen ?

Leuk voor aan de walstroom, maar je mist nog het stukje intelligentie voor onderweg. Dan wil je eigenlijk dat ie met d'r stroom uit je panelen laadt tot de accu vol is. Vervolgens moet ie overstappen op het rechtstreeks voeden van de verbruikers, met evt aanvulling uit de accu's. Zakt de acculading onder de pak 'm beet 95% dan pas moet er weer geladen worden.
Mijn laptop doet ook zoiets. Zodra die vol is stopt het laden, zakt de lading onder de 95 dan topt ie 'm weer op. Gebruik ik even heel veel stroom door alle functies tegelijkertijd maximaal te bevragen dan springt de accu bij. Zonder accu draait ie dan ook op een lagere kloksnelheid, omdat er anders een gebrek aan stroom kan ontstaan.

FMJ schreef :
Ik verwijs nog even naar punt 7 uit mijn protocol:

7. Als de spanning gezakt is tot een bepaald punt (95% van de eindspanning) dan start een nieuwe laadcyclus.