Onderwerp: Een alles etende regelaar voor accu's

Nou roozeboos, jij snapt er geen gat van! LFP cellen balancen zichzelf, die hebben geen balancer/limiter nodig tenzij je 100Ah en 180Ah in serie wilt laden.
Dit is een individuele cellader, die balanceert helemaal niets!
Groeten, Peper.

Noballast schreef : Dat is al geen verwachting meer! De hoogste laadspanning per cel is zo constant dat de cellen meteen zijn beschermd tegen overladen. Dit is al getest. Je kunt de cellen 24/7 aan hun laders laten.
De converters zijn thermisch beveiligd en zolang je het convertervermogen zo kiest dat het niet de alternator kan laten doorbranden is het 'fit and play' en niet 'plug and pray'.
Zou je toch nog cyclisch willen laden, dan is Flip de Switch ter beschikking om het laden via de alternator in een cyclus te laten verlopen. Laden via de zonnepanelen is in elk geval cyclisch omdat de dag een cyclus heeft.
Groeten, Peper.

Kan ik ook mijn 18650 Li-ion cellen ermee laden, de tesla accu zal ergens dit jaar wel de boot in gaan Lithium Cobalt zijn het dacht ik, max load 4,2 volt

Kan niet wachten om de 7kw motor en 20 e-bike batterij packs te gaan gebruiken

Jeeh, Fer2nand en je bent al zo goed bezig met het restaureren van de QV!
De converters zijn voor 3,3V en 'trimmable', maar of de uitgang tot 4,2V is op te regelen weet ik niet... maar misschien is de 5V uitvoering wel terug te regelen tot 4,2V en dan zit je goed, zonnepaneeltje op de kajuit en gaan met die banaan!
Hoeveel van die 18650 'handgranaten' in serie heb je? En hoeveel parallel? Één converter per parallel reeks is voldoende, maar dan moet je deze wel van voldoende vermogen nemen anders duurt de trip van Kampen naar Zutphen wel erg lang!
Groeten, Peper.

Granaten kan je ze niet noemen hoor, kwestie van niet overladen en niet kortsluiten, dat is vrij gemakkelijk te realiseren. Durf eigenlijk wel te stelen dat de 18650 batterijen duurzamer en schokbestendiger dan de plastic pakjes.

Ik heb er ongeveer 700 ofzo denk ik, dat is op 4.2 volt max 1400 AH , 5000wh voor het gemak ook prima te gebruiken als lastrafo schat ik zo

De motor ga ik op 36 of 48 volt schakelen dan heb ik of ong. 2 of 3,5kw vermogen over, motor loopt vanaf 12 volt maar is gemaakt voor 72 en heeft dan 7kw en 10kw max.

Maar ik hou de laad optie in gedachten.

Voor lange afstanden in korte tijd zal de generator erbij gezet worden, of de benzine BBM

Of meer tijd inplannen....

36V is tien in serie, 48V is dertien in serie. Ik zou er 14 in serie zetten, dan kun je 50 strings maken en heb je 14 converters nodig. Een motor die tot 72V kan, heeft echt geen last van een voltje meer of minder.

Peper schreef :
Alléén jij noemt het moeilijk. De rest van de wereld is er al een poosje uit dat een doodsimpele CC/CV lader/voeding voldoet. Het blijft zo simpel als je per cel laadt en monitord.

Waarom kom je uit bij een balancer? Juist! Vanwege de onbalans in serieschakelingen. Doordat er een onbalans kan ontstaan en omdat die zichzelf niet wegewerkt, maar zelfs kan versterken, zetten de meeste mensen liever een stukje electronica aan die peperdure cellen om er voor te zorgen dat er niet onbedoeld wat mis gaat. Juist omdat je (in tegensteling tot een loodaccu), bij LiFePo4 vaak zelfs de kapotte cel kan vervangen door een nieuwe.

Voor 4 tientjes heb je een beschermingsprintje. Een LiFePo4 bankje gaat al snel naar het twintigvoudige. Voor mij een wijze investering.

Kijk, zo'n bluetooth BMS die je het wel en wee per cel voorspiegelt is niet nodig, maar iets was de boel afsluit zodra er wat niet pluis is vind ik fijn.

fer2nand schreef :
Heb ik je Project draadje gemist of heb je het nergens beschreven. Persoonlijk zou ik altijd voor 48 volt kiezen ivm het meer gangbare karakter. Mocht het zo zijn dat je motor beter draait op 34 38 of 39 volt dan kan je dit altijd regelend in de controller.

@fer2nand:
Even het testlab gevraagd:
De nieuwe Mornsun converters hebben een regelbereik voor de uitgangsspanning van + of - 15%. De ingangsspanning is zelfs tot 30V! Je zou zelfs zonnepanelen kunnen gebruiken met een Vmpp van 24V (dunnere draden!)

Voor de 5V wide input range converters geldt: 5V - (0,15 x 5) = 4,25V en dan kun je ze eigenlijk niet overladen. Bij het naderen naar 4,25V neemt de stroom af naar 0. Daar LiCoMn cellen een iets grotere zelfontlading hebben dan LFP cellen is een klein beetje hogere spanning dan de '100% SOC'-spanning geen bezwaar.

Wikipedia meldt dat een spanning onder de 2,9V de accu kapot maakt en dat ze maar 5 jaar meegaan, nou, die lopen achter zeg!

Je zult ze wel even met 5V 5A moeten 'aanduwen' voordat ze weer behoorlijk gaan werken. Dat moet je niet doen als ze al parallel staan, mijn ervaring is dat je dan niet over de 1V 'hobbel' heen komt. Niet langer dan 30 sec! Als ze dan niet boven de 1,5V zijn gekomen (onbelast gemeten) kun je ze beter wegdoen naar de recycling. De cellen die niet boven de 1,5V komen worden warm in die 30 sec. en verraden zich zo al snel als slechte cellen. Ik heb er zo 7 liggen en ik ga zien of ik ze op een 12V gelijkrichter met 7A wel kan overtuigen om weer lading op te nemen in plaats van om te zetten in warmte.
(ervaring met LCM 18650 cellen van Samsung van 2,2Ah)
Dus niet langer dan 30 sec. anders worden het handgranaten zonder pin!

@FKZ: Onze tocht van Ketelhaven via Kampen, Zwolle, Wijhe Olst, Deventer naar Zutphen met Eygthene gaf ruim de tijd voor een projectbespreking 'elektrisch varen', maar er was geen reporter van ZF aan boord om van deze bespreking verslag te doen.
Groeten, Peper.

Interessant en heerlijk overzichtelijk, laden per cel.
De grote pret van li accu is dat je met kort motoren naar de sluis voor de hele dag energie in de batterij stopt. Dat gaat bij ons aan boord zomaar met een laadstroom van 100A of meer. Ook de victron op walstroom kan 100A laden. De 100 watt versie zou iets van 30 amp aankunnen en dat is dan een domper op bovenstaande pret. Die 30 amp is voor 400 watt zonnepaneel wel weer voldoende.
Zou je voor de grote stromen de boel in serie kunnen laden en voor de finetuning van de set de kleinere laadstromen via de laders per cel kunnen sturen? Kunnen meerdere laders parallel op een cel? Of zijn er nog grotere broertjes van de 100 watters?

Peper schreef :
@Peper, ik even selectief gequoted, als inleiding tot mijn vraag:
Stel ik heb 4 van dergelijke converters (max 5A) is in totaal dus 20A, maar dit kan niet worden opgehoest door mijn zonnepanelen. Stoppen de converters dan, of laden ze niet meer dan wat er aangeboden wordt?

In het kort, wat als de ingangsspanning van de converters zakt onder de 9V, stopt de converter, of schroeft de converter de uitgangsstroom net zo lang terug totdat er weer een evenwicht is?

@AWEG: Ja, je kunt ook de hele bank serieel laden en de converters als 'stopverf' voor de gaatjes in de cellen gebruiken. Dat ga ik op de 'Twilight Zone' installeren.
Als jij met het motoren naar de sluis jouw 500Ah cellen wilt volstoppen, vrees ik het ergste voor jouw alternator...
Met dat serieel laden moet je dan niet meer dan 3,4V per cel willen laden... en ja, zei jij me niet dat 'multihullers' weinig geduld hebben? Snelladen is ook vaak 'snel kapot maken'.
Jouw walstroomlader is geschikt voor loodzwavelzuur accu's, dat werkt anders dan het laden van LFP cellen. Zou je de eindlaadspanning terug kunnen brengen naar 13,6V, dan kun je lader ook voor 4 LFP cellen in serie gebruiken. Boven die spanning wordt het 'tricky' en kun je de accu kapot maken. De ideale laadstroom voor jouw 500Ah cellen is 50A. 100A vertegenwoordigd 'haast' en dat kan fataal zijn als je de laadstoestand niet goed bewaakt.
Als je 400Wp aan zonnepanelen installeert, kun je met 4 100W converters de 4 cellen veilig laden tot die 3,4V per cel. Je kunt de converters zo op de parallel geschakelde zonnepanelen zetten (ik zou er wel een diodebrug tussen doen vanwege een mogelijke 'dark current'). Ik verwacht dat als je op de boot komt de accu's gewoon vol zitten omdat je ze 24/7 op de zonnepanelen kunt aansluiten. 'Fit and forget'!
Groeten, Peper.

PvO schreef :
Zolang je het vermogen op de ingang aanbiedt met een spanning hoger dan 9V, wordt er achter de converter 3,4V afgegeven tot het vermogen van de converter is bereikt (in dit geval 20W). De converter schakelt eventueel thermisch af. Er zit een UVLO (undervoltage lock out) op de converter en als je zonnepanelen het niet redden om bij belasting tenminste 9V op te wekken, stopt de converter. De uitgangsspanning gaat naar 0 en de stroom dito en ook de ingangsstroom wordt 0 (of daalt tot een ruststroom). Er is geen instellen van een balans. De zonnepanelen moeten eerst 9V of meer leveren voordat de converter start. Het afgegeven vermogen is dan gelijk aan ca 80% van het opgenomen vermogen en als het opgenomen vermogen klein is, 'kakt' de spanning op de uitgang van de converter zoveel in en neemt daarmee het afgegeven vermogen af tot het afgegeven vermogen 80% van het opgenomen vermogen gekomen is. Ze zullen boven de 9V 80% van het vermogen laden dat wordt aangeboden en het maakt ze ook nog niets uit waar dat aangeboden vermogen vandaan komt! Dus sleepgenerator, schroefasgenerator, windmolen, zonnepaneel of alternator, alles mag! Het is een alles etende lader geworden! Ik zou wel door diodes de stroom naar de zonnepanelen blokkeren, alle andere bronnen hebben meestal diodes als gelijkrichter en die blokkeert een eventuele 'terugstroom' voldoende, zodat je niet de sleepgenerator voor je boot uit ziet varen .
Groeten, Peper.

Ok, dus geen reële optie als het beschikbare vermogen,zoals met wind of zonne-energie,niet gegarandeerd is.

PvO schreef :
Nee, daarvoor moet je een kleine Plutonium reactor aan boord nemen, of een diesel of benzine aggregaat of een walstroom lader met een heel lang verlengsnoer. Overigens vind ik het wel een reële optie als je de opslag capaciteit en je eigen verbruik goed kent en dit op elkaar kunt afstemmen. Het is waar, er zijn grenzen en het is niet als thuis waar de stroom 'uit de muur' komt.
Groeten, Peper.

Peper schreef : Ik denk niet dat je begrijpt wat ik bedoel.
Ik heb een klein 200Wp aan zonnepanelen aanboord.
Deze leveren afhankelijk van zon intensiteit en schaduw tussen de 0 en 120watt.
Met de door jou genoemde converters is er max zo'n 60watt nodig.
Als de panelen minder leveren, stopt het laden meteen, leveren ze meer, dan wordt daar niets mee gedaan.
Dus leuk vooe walstroom of dynamo, niet geschikt voor zonne en of windstroom.

Voorlopig heb ik wind en zon die zeker op de Pion even op laag pitje gezet.

Ik volg alle draadjes hier over al een tijdje ook de accu's, toch ben ik een andere weg ingeslagen, namelijk eens het licht in e-Car autoland opgedaan.

Totaal andere wereld, ver weg van het idee bootjes volk heeft geld zat en betalen graag, zeker als er victron op staat.

Zo kwam ik via via bij een bedrijf wat zich bezig houd met refurbished accu's uit auto's, die total loss zijn etc, maar de accu's prima.

alleen praten we dan over voor de cellen van 1/4 van de oorspronklijke prijs, wat neer komt op het 7Kwh pack op een 2500,00 excl

Nu had ik al een tijd het idee, ik HEB al een diesel aanboord, dat ding moet meer kunnen als haventje in en uit, ik heb naar zoeken, kijken, testen iets gevonden wat mij erg aanspreekt en dus ook voor gekozen heb

klik

Dit is even bij beta marine, systeem is van Dometic, niet goedkoop ca 2300 euro voor een 3,5kw, maar wat is duur en wat goedkoop, licht van gewicht wat ik ook belangrijk vond zeker paar kilo Dynamo en kast.

Ik ga overigens we over naar 24v aan boord, lang over zitten wikken en wegen, goed voor de marifoon etc niet handig, nu is het hebben van elke willekeurige boot al niet handig.

Koelkast kachel etc etc wel weer, het blijft concessies doen lijkt het.....

Spulletje ga ik laden met een Victron Skylla-IP44, dus of via de walstroom of via de generator.

Later zal er best een windmolen bij komen, maar eerst de basis setup, zo als ik het nu voor ogen heb.

Mijn afwegen voor Li-on is zeker het formaat en gewicht, eerder vond ik het duur denk terecht, maar hoe meer je je er toch in verdiept......hoe meer je uitgekeken raakt, althans ik op zuur accu's.

Duur ach een beetje zonnepaneel is ook niet goedkoop, een paar goede AGM accu's ook niet voor niks, een windmolen ook ca 1500 euro......

ontloopt elkaar niet veel merkte ik uiteindelijk

Interessant Peper! Leuk dat je je bevindingen over een lader per cel hier terug meldt.

Een blik in de datasheet van de Mornsun type VRB1203YMD-20WR3:
7/5 = 140% dus dat is netje binnen de specs

boarderbas schreef : Hoewel veel loodacculaders een CC/CV eigenschap hebben, is het niet voor elk model weggelegd om tot 13.6V te laden. Dus niet elke CC/CV bron is per se geschikt.

boarderbas schreef : Een beschermprintje en een balancer zijn twee verschillende dingen wat mij betreft. Dat onder(of over)spanningsbeveiliging een wijze investering kan zijn ben ik met je eens. Dat is iets anders dan een laadstroom-omleider.

Peper schreef : Uhm, de datasheet van hierboven heeft het over:
alweereengijp schreef :
Nee, bij deze dingen van Morsun kun je ze niet parallel zetten:
Maar er bestaat meer dan alleen Morsun natuurlijk.

PvO schreef :
Nee als je panelen niet hun piekvermogen leveren, dan levert zo'n Morsun DC converter nog wel steeds ongeveer 80% van het beschibare paneel vermogen aan de LFP cel. Althans dat is hoe ik het begrijp. Maar meten is weten...

Twist schreef :
De TEP 100 serie van Tracopower bijvoorbeeld.
geisoleerde Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. JavaScript dient ingeschakeld te zijn om het te bekijken. uit 9-18V input

PvO schreef :
Dan heb ik je inderdaad verkeerd begrepen, maar desondanks denk ik dat de laatste conclusie die je trekt iets te haastig is.



Bovenstaande is een schema voor een zeilboot met een boegschroef en een inboard diesel en zonnepanelen voor de energie opwekking.

Dit is een tikje complex, maar ik denk dat het aan jouw eisen kan voldoen:
De boot heeft een boordnet van maximaal 13,6V dat wil zeggen dat 4 LFP cellen door dit net kunnen worden geladen tot 100% SOC en niet verder. Er kan vrijelijk uit dit net worden verbruikt en door dit verbruik zal de accuspanning dalen onder de 13,6V en deze wordt dan weer 'opgetopt' door de alternator, de zonnepanelen en de celladers. In dit geval zijn dat de 6W converters die ik zelf wilde gaan bouwen.

De boegschroef heeft een accu die langzaam kan worden geladen, uiteindelijk is deze boegschroef maar zeer korte tijd in werking en krijgt daardoor plenty tijd om te laden met een lage laadstroom. Geen loodzwavelzuur accu's gebruiken! Die zijn dan zo gesulfateerd. Deze accu wordt alleen via de converters geladen omdat snelladen niet nodig is. Het laadvermogen wordt betrokken uit het boordnet. De converters hebben een UVLO van 9V en het laden van de boegschroef accu's stopt als de spanning van het boordnet onder de 9V komt. Hiermee kan het rechter deel van het schema buiten beschouwing blijven.

De service accu wordt op 2 manieren geladen:
Via 4 converters wordt een basale laadstroom aangeboden vanuit een zonnepaneel aan elke individuele cel van de accu. Ook hier gaat het om 'topping up', zodat je bij afvaart een volle accu ter beschikking hebt. De energie voor de converters wordt direct door het zonnepaneel geleverd en hoeft niet via een MPPT regelaar te komen omdat de converters een 'wide input range' hebben.
De zonnepanelen leveren daarnaast via een buck-boost converter stroom aan het boordnet met een nauwkeurig geregelde spanning van 13,6V. Is de klemspanning van de accu lager dan dat, dan wordt er CV geladen.
De service accu wordt zo door de converters per cel geladen en als er nog meer uit de zonnepanelen komt, wordt dit door de cellen in serie opgenomen.
Is de accu vol, dan komt er geen laadstroom meer via de converters en ook niet via de buck-boost regelaar. Schijnt op dat moment de zon... tough shit!

Stel je een SMPS walstroomlader in op een maximale spanning in van 13,6V, dan kan deze zonder problemen op het boordnet worden gekoppeld en de service accu laden. Keer-diodes zijn niet nodig, dat zit in de lader ingebouwd.

Alternators, sleepgeneratoren en windmolens leveren een sterk variërende spanning en daarom is hun bijdrage wat lastiger. Één van de mogelijkheden is ze via 'Flip de Switch' hun energie direct aan het boordnet af te geven. Flip de Switch zorgt er dan voor dat ze de service accu niet kunnen overladen.
De andere mogelijkheid is een buck-boost converter te gebruiken waarvan de uitgangsspanning stabiel op 13,6V is afgeregeld. Ook dan kan de service accu niet worden overladen.

Opm. Binnen het werkingsgebied van de ingangsspanning van een converter (boost, buck converters met een inductie en de fly back converters), wordt stroom geconverteerd naar spanning of spanning geconverteerd naar stroom. Het niet werken als er onvoldoende spanning wordt aangeboden is typisch voor de PWM converter, die wordt hier niet gebruikt en die eigenschappen zijn hier dus niet van toepassing. De hier gebruikte converters converteren vermogen, dus 100Wp in is 0,85 (efficiëntie van een fly-back converter) x 100W uit. Dit is bij 10V ca 8,5A of bij 20V ca 4,25A.
Een 200Wp zonnepaneel met een Umpp van 17V levert bij 9V ca 5W en dat zal uiteindelijk worden geconverteerd naar 3,5W bij 13,6V = 250mA aan laadstroom. Komt er nog meer schaduw op het paneel of gaat de zon nog verder onder, dan zakt de paneelspanning onder de 9V en stoppen de converters. Waar geen vermogen wordt aangedragen, wordt ook geen vermogen geconverteerd.

Ik was in de veronderstelling dat je 24/7 stroom uit je zonnepanelen wilde kunnen betrekken. Dat kan helaas niet en vandaar mijn 'oplossingen' in de vorm van een lang verlengsnoer of een kleine Plutonium reactor.
Ik begrijp nu dat jouw zonnepanelen een PWM regelaar hebben... Dan is de oplossing van een converter per cel juist ideaal! Een PWM regelaar is een 'plafond' regelaar, de spanning van het zonnepaneel wordt beperkt tot de maximale spanning die is toegestaan. Is de spanning lager dan de klemspanning van de accu, dan loopt er geen laadstroom. Sluit je de converters direct aan op het zonnepaneel, dan wordt alle vermogen geleverd met een spanning van 9 tot 20V geconverteerd naar 3,4V per cel en al is de spanning van het zonnepaneel lager dan de klemspanning van de accu, maar hoger dan 9V, dan wordt het vermogen alsnog geconverteerd en in de cellen gestopt (tenzij deze vol zijn).
Groeten, Peper.

Overigens: De mean time between faillure in de Bommelerwaard is nu 10 jaar, omdat de hoogspanningsleiding elke 10 jaar een Apache helikopter 'vangt'.
Dit om aan te geven dat het lichtnet ook niet 100% zeker is.
P

@Twist:
Leuk hè, spitten in spec sheets!
In het algemeen: is de som van het vermogen van de converters hoger dan het aangeboden laadvermogen, dan kun je deze methode als enige laadmethode op je boot gebruiken.

Er is een nadeel: de ladingtoename van de accu kan niet worden gemeten met een ladingsmonitor omdat de toegevoegde single cell charge niet via de meetshunt loopt. Spanningsmonitoring met correlatie naar de SOC is wel mogelijk.

LFP cellen laden via DC-DC converters

Nu er wat meer van de eigenschappen van de LFP cellen bekend zijn, kunnen zij bij laden via de DC-DC converters laten zien waar de ‘quircks’ in de redenering zitten. LFP cellen hebben zonder uitzondering een zeer lage inwendige weerstand en een lege cel presenteert zich aan een lader als een kortsluiting.

Vragen hierbij zijn:
Wat gebeurt er met de converters als er een lege cel wordt aangesloten om te laden?
De converters worden opgegeven als kortsluitvast en een hoge laadstroom zou ze niet mogen beschadigen. Als maximale uitgangsstroom wordt 5A opgegeven. Dat is een uitgangsvermogen van 3,4V x 5A ofwel 17W. Het is een geïsoleerde fly back converter (zoals er vroeger in de beeldbuis televisies zaten) en de efficiëntie van die converters ligt tegenwoordig tussen de 80 en 85%. Het opgenomen vermogen zal ergens tussen de 20 en 22W liggen. Het verschilvermogen zal in de converters worden gedissipeerd en deze zullen warm worden.
Zou de cel zijn ontladen tot 3V, dan is het uitgangsvermogen 15W en gaat het in de converter gedissipeerde vermogen omhoog naar 7W bij een uitgangsstroom van 5A. Komt de uitgangsstroom boven de 5A (en dat doet deze) dan neemt ook het gedissipeerde vermogen toe en moet er worden voorzien in koeling. De converters hebben hiervoor een koelvlak waarop een koelvin kan worden gemonteerd.
Er wordt een tot 2,5V ontladen LFP cel op de converter aangesloten en de ingangsspanning wordt op 12V ingesteld.
De 12V voeding levert bijna 1,5A aan de ingang en er gaat 7A aan laadstroom in de cel. Dit is meer dan de opgegeven 5A en de converter wordt snel warm. De converter slaat af en de stroom uit de voeding valt terug naar 0A.
Er wordt een minder diep ontladen cel (3,32V) aangesloten en de converter start weer en blijft de cel laden. De ingangsspanning wordt gevarieerd tussen 10 en 15V maar aan de uitgang van de converter verandert de spanning niet (blijft 3,44V) en alleen de laadstroom varieert met 500mA. De cel wordt geladen tot 3,39V is bereikt. Bij de nadering tot 3,4V neemt de laadstroom geleidelijk af op basis van het spanningsverschil tussen de spanning van de converter en de klemspanning van de cel. De temperatuur wordt niet gemeten, maar deze neemt merkbaar af naar gelang de laadstroom naar de cel verminderd.
De cel wordt afgekoppeld en de diep ontladen cel wordt weer aangesloten. De celspanning is inmiddels opgelopen tot 2,6V ter indicatie dat er toch enige lading in de cel is gebracht voordat de converter afsloeg. In de spec sheet staat dat de converter kortsluitvast is, maar er staat niet op welke manier dit is gerealiseerd. Een afslag op basis van stroomsterkte is niet waarschijnlijk want de stroom kan binnen zeer wijde grenzen variëren.
Al snel slaat de converter weer af. Dit kan worden geconstateerd doordat de stroom uit de voeding naar 0 gaat. De spanning op de cel is inmiddels weer 0,1V hoger. De converter wordt eraf gehaald en na een tijdje er weer opgezet en het laden wordt voortgezet.
Ook nu weer slaat de converter weer snel af, maar deze keer wordt de voeding niet onderbroken en na enige tijd start de converter zelf op. De tijden van het starten en stoppen worden nu bijgehouden en de tijd tussen starten en stoppen (de tijd waarin de converter werkt) wordt steeds langer. Een provisorisch aangebrachte koelvin heeft een merkbaar effect en de converter werkt na nog een paar keer te zijn afgeslagen, continu door. Het is duidelijk dat de kortsluitvastheid is gebaseerd op een thermische schakelaar. ‘Je hebt de thermische duty cycle modulatie uitgevonden’ zeg ik tegen de laborant. “en, is dat belangrijk?” vraagt hij… ‘vind ik wel!’ zeg ik.

De Mornsun DC-DC converter is kortsluitvast op basis van een thermische beveiliging. Het aantal afschakelingen dat maximaal mag voorkomen is niet bekend. In de ‘application notice’ bij de converter wordt aangeraden de converter bij hoge vermogens te koelen.

Voor het lab wordt de volgende vraag geformuleerd:
Ga 4 cellen in serie laden met de 4 converters, tot een celspanning van 3,4V per cel.
Gebruik 14V voedingsspanning, alsof de converters worden gevoed uit een alternator. Noteer de stroom uit de voeding tijdens het laden.
Wie geeft het eerder op door overbelasting, de voeding of één van de converters?
Is er bij volle cellen een ‘backflow current’ te meten naar de converter? Test dit met een onderbroken voeding en 0V voedingsspanning en met ingeschakelde voeding waarbij de stroom uit de voeding lager is dan 10mA.
Ik wil weten of de converters ‘stiekem’ de cellen laten leeglopen als er geen lading wordt aangeboden door de converters.
De converters worden op deze manier gebruikt als de ‘alles etende lader’.

Groeten, Peper.

De ‘Combine Charge Harvester’

In het Nederlands heet een ‘combine harvester’ een ‘maai-dorser’. Omdat er op een boot niets groeit wat te oogsten valt, heb ik de aanduiding van heer WADenWIND dat een converter een harvester systeem volgt, gebruikt en tevens omdat alle mogelijke bronnen van elektrische energie gecombineerd kunnen worden gebruikt, noem ik het systeem ‘de combine charge harvester’.

De basis wordt gevormd door 4 DC-DC converters die elk een stabiele 3,4V output geven aan een LFP cel. Door deze stabiele output per cel, kan een LFP cel niet worden overladen en wordt elke cel individueel tot 100% SOC geladen.
De gebruikte DC-DC converters hebben een ‘wide input range’, dit houdt in dat zij werken indien er een ingangsspanning tussen de 8 en 30V wordt aangesloten. De output van de converters is stabiel in spanning maar varieert in stroom en vermogen.
Door de ‘wide input range’ zijn er veel bronnen beschikbaar om de converters te voerden. De bronnen mogen niet elkaar ‘voeden’ en moeten via keer diodes worden aangesloten om -bij zonnepanelen- ‘dark current bypass’ te voorkomen.
Van de energiebron wordt alleen geëist dat deze tussen de 8 en 18V aan spanning levert (voor de gebruikte Mornsun converters, er zijn ook andere converters met andere specificaties).
Bij de dimensionering van een dergelijke lader is het convertervermogen bepalend voor de snelheid van laden van de cellen. Is het toegevoerde vermogen –binnen de ingangsspanningsrange- lager dan de som van het convertervermogen, dan is dit alleen van invloed op invloed op de individuele laadstroom van de cellen. De laadstroom van een cel wordt bepaald door het verschil in laadspanning en de celspanning gedeeld door de Ri van de cel.
De converters zijn als in het schema aangesloten en op de 8 tot 18V bus is één zonnepaneel via de dubbele ingangsdiode aangesloten en aan de andere anode van de ingangsdiode is een regelbare voeding aangesloten. Er loopt een ingangsstroom naar de converters (aangegeven door de Ampèremeter van de voeding) en het zonnepaneel wordt in een gunstige positie gebracht. De stroom uit het zonnepaneel komt duidelijk in mindering van de stroom uit de voeding, de stroom vanuit de converters naar de cellen verandert iets, maar de spanning over de cellen is vast op 3,44V.
De spanning op de ingang van de converters verandert sterk en is afhankelijk of het zonnepaneel goed is gericht op de zon.
De situatie simuleert het laden van de 4 cellen via een alternator op 14,1V bij een lopende motor en de toevoeging van energie uit een zonnepaneel op een bewegende boot. In deze simulatie conditie houdt de lader voor 4 cellen zich uitstekend en blijft laden. Bij het uitschakelen van de voeding en het laden via alleen het bewegende zonnepaneel, zoals bij een boot onder zeil, varieert de ingangsspanning en stroom van de converters sterk (soms slaan de converters af omdat het zonnepaneel onvoldoende vermogen kan aanvoeren om de minimale spanning te halen), maar bij meer toevoeging van vermogen starten de converters weer en laden de cellen weer op.
Bij al deze experimenten raken de accu’s toch langzamerhand vol en kan er een antwoord worden gegeven op de vraag: ‘loopt er stroom uit de accu naar de converters als deze uitstaan.’ Ja, dat is het geval omdat de weerstand voor de afregeling op 3,4V stroom opneemt. Bij een meting met een DMM blijft de laatste digit in het 200mA bereik tussen 1 en 0 springen, er loopt stroom maar niet in een te meten hoeveelheid. Bij het gebruik van de verbinding tussen converter en de cel als shuntweerstand is de waarde van de stroom niet te meten, maar er staat rond de 120uV over deze verbinding maar belangrijker is de polariteit, de stroom die er loopt gaat naar de converter. Het is nog niet duidelijk of deze stroom in de praktijk significant is. Zou er permanent een zonnepaneel op de converters worden aangesloten, dan kan het betekenen dat dit stroomverbruik in rust geheel wegvalt tegen de energie toevoer vanuit het zonnepaneel.
Concluderend:
De voedingsbus met keerdiodes werkt zoals het hoort. De bron met de hoogste spanning en de laagste inwendige weerstand levert het meeste vermogen aan de converters.
De vermogensopname door de converters is proportioneel met de geleverde laadstroom (bij gelijke spanning) van de converters.
Is het opgenomen vermogen van de te laden cel zo hoog dat de converter te warm wordt, dan slaat deze af, om na afkoeling weer aan te slaan. De duty cycle van dit proces kan worden beïnvloed door de converter te koelen. Het laden gaat dan wel door, zei het met onderbrekingen.
Er is een kleine retourstroom vanuit de cel die voornamelijk wordt bepaald door de stroom door de instelweerstand om de converter naar 3,4V te trimmen.
Er loopt pas een stroom van de uitgang naar de ingang van de converter als de isolatiespanning van 5000V wordt overschreden.
Vanaf mijn wolk zie ik

Groeten, Peper.