Onderwerp: Snel en veilig LiFePO4 laden

Mijn interpretatie van snel en veilig LiFePO4 laden, zie het Youtube filmpje: LiFePO4 laden met Wally

In de demo is de laadstroom op 20A gezet. Dit omdat de electromotor van mijn oude Adler (industriele) naaimachine het anders niet trekt. De oude reserve Bosch alternator is maar 40A model en blijft bij 20A nog zeer koel. Op de boot met 85A Bosch alternator zal de laadstroom op minstens 40A gezet kunnen worden, misschien meer. Een kwestie van optimum vinden met oog op temperatuur. Max Amp kan tijdens het laden met de potmeter gewijzigd worden. De spec voor de accu is laden met max 0.5C.
Waarschijnlijk komt er nog een tweede 100Ahr accu bij, als ik zover ben dat ik mijn lead acid acccus vervang.

Niet alle features worden in detail in het amateuristische filmpje behandeld, maar ik dacht dat de mogelijkheden redelijk volledig zijn. Heb nog overwogen temperatuur-adaptive te laden bij benaderen van Max Temp, maar vind het eigenlijk niet nodig. Nu gewoon cool-off bij bereiken van max Temp en restart na set delay.

Ik ga de LiFePO4 niet met BMS gebruiken. Er is al voldoende bescherming. Ik hou niet van het idee dat de BMS de laadstroom kan afsluiten. Zal niet gauw gebeuren, maar kost wel de alternator diodes. Als de BMS stuk is, geeft dit een ketting reactie. Mijn beveiliging is door afsluiten van field (rotor) stroom, dat de diodes spaart. Dus veilige beveiliging. Controle van individuele cell Voltage en balancing beschouw ik als net zoiets als water in de lead-acid accu's controleren en bijvullen. Maar de balancing boardjes
zijn goedkoop dus die zal ik nog bestellen voor het gemak.

Als iemand nog ideeen voor toevoegingen heeft hoor ik het graag.

Demo(!) schema:

het enige dat ik misschien nog extra zou willen zien is een temp gestuurde laadstroom ?

maximale laadstroom als de alternator koud is en dan bij Tmax -30 graden (?) langzaam automatisch terugregelen totdat de Tmax bereikt is met bijbehorende laadstroom ?
volgens mij scheelt dat behoorlijk in laadtijd ?

Kun je de reset tijd ook zo instellen dat er weer geladen wordt op een bepaald voltage ipv tijd ?

verder een mooi project en zo te zien makkelijk toepasbaar

Fijn dat je er weer bent! We hebben je gemist.

Ook blij dat je terug bent! Goed bezig! dit is precies wat ik nog zoek!

Heel mooi!
Inderdaad regelaar op spanning en stroom, da's ideaal.
Hoe snel is je regellus, en wat voor regeling is het? En wat is de pwm-frequentie?
Oh, en een mierenneukverbeterpuntje voor de integreerbaarheid met universele systemen: xdr in het nmea0183-gebeuren heeft net iets meer velden.

XDR 1 2 3 4 n
| | | | | $--XDR,a,x.x,a,c--c, ..... *hh
1) Transducer type
2) Measurement data
3) Units of measurement
4) Name of transducer
x) More of the same

Zeilprutser schreef :
+1

ReneK schreef :
Ja, dat heb ik zoals gezegd ook overwogen, ik noem het temperature adaptive laden. Maar Tmax-30 is wel erg laag, ik denk dan aan Tmax-10. Je bent dan wel op het randje van het kunnen van de alternator bezig. Ik denk dat het in laadtijd ook niet heel veel uitmaakt, maar het is moeilijk in te schatten. Ik ga wel op je suggestie in en zal het (als selekteerbare optie) bijbouwen, is niet zo moeilijk en is interessant om uit te proberen. Dat zal alleen niet met mijn test/demo opstelling kunnen, daarin blijft de alternator zo cool as a cucumber. De NMEA output zal een grote hulp zijn. Een logfile maken en het ladverloop bekijken en vergelijken.

Mijn uitgangspunt was en is het laden met een veilige constante stroom tot Vmax wordt bereikt. Die veilige constante stroom is tamelijk makkelijk te bepalen omdat je tijdens het laden de stroom kunt bijstellen tot de temperatuur op een acceptabel niveau stabiliseert. Als het optimum is gevonden hoef je er niets meer aan te doen. Misschien een beetje bijstellen als het erg warm weer is. De tijd zal het leren.

@ It Paradyske

XDR format is niet aan je ontgaan, scherp oog. Is inderdaad niet 'standaard' NMEA. Daarom ook P(roprietry). Heb ik bewust gedaan met eenheden voluit om het voor me zelf makkelijker leesbaar te maken. Ik gebruik het voornamelijk voor logging doeleinden voor latere analyse. Ik kan het makkelijk terugzetten naar standard XDR met de meerdere niet essentiele parameters, als ik daar behoefte aan zou hebben.

De control loop is zo snel als de processor toelaat, snel genoeg. Kleine korte overshoot zo nu en dan, zoals het filmpje laat zien. De PWM frequentie is 1KHz.

Hartstikke mooi en doet precies wat nodig is! Ik zou wel nog de alternator tempertuur meenemen als constrained waarop geregeld wordt in plaats van de laadcyclus opeens te stoppen. Dat zal een wat tragere loop moeten zijn dan de stroomregeling, maar is vast wel mogelijk. Dan kun je écht uit je alternator halen wat erin zit.

Ik denk dat WnW in zijn "less is more charging" draadje gewoon jouw produkt moet aanschaffen in plaats van de materiaal slachting waar dat nu op uit lijkt te draaien.

Nachtvlinder schreef :

Ik dacht al wanneer komtie.

Ik krijg het alleen al benauwd van alll draadjes naar de dynamo. In mijn specifieke geval kan ik zeer moeilijk bij de dynamo en is er geen koolborstel houder beschikbaar. dan moet ik de bestaande houder strippen.
Ander probleem is dat dit prima is als je uitsluitend 1 accusoort laadt, denk ik. Bij een combinatie van AGM en LFP kan je de instellingen niet wijzigen, denk ik?
Of kan je dat met data van buitenaf sturen?
De tempregeling is erg fraai en de redding van een dynamo.
Dit is natuurlijk een véél sofisticated product dan ik zelf ontwikkelde eind 80er jaren. (maar ik heb de documentatie wel terug gevonden, maar ga het niet toepassen).

Duidelijk!

Offtopic, snel weer verder.

De voorhistorische switched mode dynamoregelaar uit de 80er jaren.
Good old analoog.

^{(Voor de hobbyisten onder ons is er meer docu beschikbaar, zelfs een PCB layout.)}

WADnWIND schreef :
Ik ben nooit weg geweest van parallel laden van verbruiks accus en startaccu. Bij lead-acid stel je de dunplatige startaccu voor lange periodes aan 14.4V of meer bloot wat niet geweldig is, bij parallel aan LifePO4 krijgt de startaccu voor lange periodes niet meer dan 13.5V aangeboden, wat maar weinig doet om wat juice daarin bij te laden.

En dat terwijl de startaccu op een boot met ook verbruiksaccus in tegenstelling tot voertuigen maar heel even wordt gebruikt en dus maar heel weinig hoeft te worden bijgeladen, misschien per dag hooguit een paar Ahr.

Ik overweeg voor mijn bootje twee manieren:
1. Gebruik voor bijladen van de start accu de 15 Euro DC-DC (buck boost)charger gemaakt van AliE parts, afgeregeld op 14V. Deze is alleen aktief wanneer de motor loopt. Simpel.
2. Na starten van de motor laat de alternator een paar minuten dedicated de startaccu laden (14.2V setting), daarna changeover naar LiFePO4 constant current laden. Dus geen VSR meer voor parallel laden, maar changeover relais gestuurd door Wally100. Eventueel een dedicated mini solar paneeltje om topped-up te houden.

Wat de draadjes betreft, dat valt wel mee. Je kunt nu eenmaal geen temperatuurcontrole hebben zonder een sensor draadje. In de demo video losse draadjes, maar op de boot een nette multi-core kabel met signaaldraadjes en twee dikkere power draden voor de veldstroom.

Zit ook nog te denken aan starten met de LiFePO4 battery, wat het nog simpeler maakt (geen BMS. dus startstroom is geen probleem), maar ik vind het aan de andere kant toch wel een fijn idee om een onafhankelijke 2e stroombron te hebben voor als de shit de fan raakt.

37South schreef :
houd je er rekening mee dat GBS een maximale laadspanning aangeeft van 3.55 volt per cel ?, ik zie dat je de maximale spanning op 14 volt zet dus dat zou goed moeten gaan , zelf ga ik naar de 13.8 volt omdat mijn bank wat groter is en de maximale laadstroom rond de 100-110A , gemiddelde laadstroom zal <50A zijn en ik begrijp dat je de LFP zelfs met deze lagere spanning met relatief lage laadstroom helemaal vol krijgt , dan is 14.3 volt of zelfs 14 volt snel 'te hoog'

@37South

Ik ga jou genoemde methode 1 toepassen met DC-DC omvormer(s) naar de LFP toe. (zonder ventilatoren)
De AGM startaccu blijft gewoon standaard op de accu zitten.

WADnWIND schreef :
Sorry, maar dan ontgaat me het nut om LFP te nemen. Je bent dan beter af met lead-acid. In mijn boeken neem je LFP omdat het een grotere energie buffer geeft die je snel en efficient kunt bijladen. DC-DC betekent een vast ingestelde stroombeperker. Bij een 100Ahr accu en 20A laden 5 uur lang de motor draaien als de zon niet schijnt en 4 uur op een zonnige dag in Nederland. Tenzij je ‘s-avonds in de haven weer walstroom hebt. Maar als je een nacht lang de luxe van walstroom laden hebt is langzaam laden van lead-acid accus geen probleem en heb je geen LFP nodig. Bespaart een hoop geld en moeite.

10A buck boost voor het beetje juice dat de startaccu nodig heeft is daarentagen ruim voldoende.

Mooi verhaal en duidelijke opstelling. Met de vraag naar meer energie en die ook willen gebruiken voor B.V. koken of wellicht hybride varen. Kan je de voltages ook instellen op 24 of zelfs 48 volt installaties? Als je start en huishoud accu van elkaar los koppelt zou een hoger voltage voor de HH accu mijn inziens voordelig zijn als er grote vermogens gevraagd worden uit een huishoud accu

Voor de geinteresserden in dit onderwerp, ik heb nog wat verdere verfijningen aangebracht in mijn alternator controller voor LiFePO4.
De belangrijkste is dat ik nu verschillende stroombeperkingen kan instellen voor verschillende alternator toerentallen. Tot nu toe kon er een maximale stroom opgegeven worden, die geldt over de hele linie. Bij een hoog alternator RPM mag die stroom hoger zijn dan bij lagere RPM's vanwege de betere koeling door de sneller draaiende fan. Om ook bij een lager RPM bij minder koeling veilig te laden moest het maximum daarvoor lager gekozen worden dan nodig is voor hoge toeren. Nu kan ik 3 stroombegrenzingen opgeven:
1. Voor 2000 RPM (iets sheller dan stationair draaiende diesel uitgaande van pulley ratio 2:1)
2. Voor 3500 RPM
3. Voor 5000 RPM (voor maximale diesel RPM van 2500)
Tussenwaardes worden geinterpoleerd. Begrenzing boven 5000 is gelijk aan die van 5000 (komt in mijn geval nooit voor) en is beneden 2000 gelijk aan die bij 2000. De maxima kunnen tijdens laden a.d.h.v. de gemeten en op het LCD weergegeven temperatuur heel makkelijk worden bepaald en worden ingesteld met de aparte potmeter, zoals in de video. Bij maximale temperatuuroverschrijding wordt de veldstroom afgesloten, dus beveiliging is er sowieso, maar de bedoeling is dat de maximale Amps zo gekozen worden, dat dit niet nodig is.
Ik denk op deze manier nog wat efficienter te kunnen laden.
De automatisch bepaalde max Amps wordt samen met de andere parameters op het LCD weergegeven en in de NMEA zinnen verstuurd voor logging doeleinden en bestudering achteraf.

Zoals het grafiekje laat zien, klimt het vermogen sterk boven stationair toerental, waardoor te veel warmte wordt geproduceerd als de laadstroom hierbij niet wat meer beperkt wordt.
De grafiek is voor een groot vermogen alternator, maar hetzelfde principe geldt uiteraard voor wat meer bescheiden modellen.

37South schreef :
Je moet in ogenschouw nemen dat varen in NL heel andere ritmes heeft dan in de pacific.
Ondanks dat iedereen hier altijd beweerd dat ze 99.9% zeilen zijn er ook tientallen % dat je op de motor aflegt. En zo af en toe eens aan de stroom kan. ( wij doen wel eens safari met gestreken mast ).
In ons specifieke geval zijn we aan nieuwe accu's toe, maar 110AH (effectief 55Ah) is geen luxe. Na relatief korte tijd houdt de dynamo of lader op, omdat de accu niet meer accepteert door hoge inwendige weerstand. Dus als ik dan tóch moet vernieuwen, dán maar voor LFP, en niet wéér beperkte lood capaciteit.
Daarbij komt ook nog dat het de uitdaging is om het te verwezenlijken en de capaciteit in de bestaande ruimte te verhogen. De laad tijd is er vaak wel, maar de op te nemen cappaciteit niet meer.
Ik weet dus niet wat je nu nog precies ontgaat?

WADnWIND schreef :
Ik besef maar al te goed dat onze omstandigheden veschillen. Ja, capaciteit van de ‘energiebuffer’ is bij LFP natuurlijk groter, maar wat je er uit haalt, moet er toch ook weer in en ik denk dat de winst wegvalt als dat erg langzaam gebeurt en teleur gaat stellen. Je hebt het over DC-DC, maar met welke spullen wil je dat precies Invullen? Natuurlijk speelt de ‘uitdaging’ een rol. Eens een techneut, altijd een techneut.

Update voor de eventuele geinteresseerden.

Een stap verder gegaan met dynamo (alternator) laden van LiFePO4 en bekeken hoe ik met minimale aanpassingen het accu laden in het algemeen op mijn boot het beste kan aanpassen met LiFePO4 als service accu's.
Na testen ben ik tot de conclusie gekomen dat de beste manier is om de alternator volgordelijk de lood-zuur en LFP accu's te laten laden, waarbij LFP en lood-zuur accus NOOIT parallel komen te staan.

Daartoe de alternator controller uitgebreid met CV mode voor lead acid (bulk-absorption-float).

Na starten van de motor wordt in eerste instantie de lood-zuur start accu bijgeladen voor een vaste periode. 3-5 minuten blijkt al voldoende te zijn. Dan is het ingestelde absorptie voltage (bijv. 14.2V) al bereikt en blijkt de laadstroom al teruggelopen te zijn naar 2-3 Amps. Dit uitgaande van eeen startaccu die alleen voor starten wordt gebruikt en dus meestal bijna vol is.

De alternator controller schakelt dan over naar de LFP accu's en gaat deze laden met inachtname van de stroombegrenzing die o.a. op alternator toerental is gebaseerd, met bewaking van de temperatuur.

Bij bereiken van de ingestelde maximale LFP spanning (bijv.13.8V) wordt de alternator veldstroom gestopt en wordt weer teruggeschakeld naar CV laden van de start-accu. Dit is voor een dedicated start accu niet strikt noodzakelijk, maar in mijn geval gaat het om een L-A accu die ook als backup service accu kan dienen (45Ahr), dus het is wel nuttig om die een float charge te geven als de alternator controller toch niets anders te doen heeft. Er wordt in deze fase weer begonnen met bulk en absorption, maar in tegenstelling tot veel andere regulators is de absorptie fase niet op tijd gebaseerd, maar de controller monitort de laadstroom en als die maar een paar amperes is, begint de float fase. Het monitoren van de laadstroom is toch al aanwezig voor het CC laden van LFP, dus kan mooi gebruikt worden voor bepaling van absorptie tijdsduur bij laden van L-A.

Er is ook een praktische reden om de alternator te laten schakelen van LFP naar Lead-Acid: Wanneer de veldstroom bij bereiken van de LFP maximale laadspanning wordt gestopt, stopt ook de tachometer (de W-aansluiting op de alternator). Door terug te gaan naar lood-zuur mode float charge blijft de alternator aktief en is er voldoende signaal voor de toerenteller.

Op het moment dat wordt overschakeld van LFP naar lood-zuur laden gaat een timer lopen. Wanneer de ingestelde tijd (bijv 120 min) is afgelopen, wordt het lood-zuur laden onderbroken en wordt teruggeschakeld naar LFP tot de max laadspanning weer is bereikt, enz. enz.

Ik zou omdat ik geen BMS gebruik ook met de LFP accu's kunnen starten, maar ik vind het een prettig idee om toch ook een alternatieve stroombron te behouden, die ook als backup voor LFP kan dienen.

Laden van de zonnepanelen en de MPPT lader is wel heel gemakkelijk aan te passen c.q. te beveiligen voor LFP, maar dat is een ander verhaal.

Het omschakelen van LFP naar loodzuur en v.v. gebeurt met deze hardware:

Hoe warm worden die solidstate relais bij hoeveel stroom.
Ik had ook de solidstate relais in mijn planning.

Gepost met de officiële Zeilersforum-app

Interessant project. Als ik het goed begrijp schakel je de startaccu tijdens het laden van de LFP helemaal af van de alternator?

Loopt je alternator dan geen gevaar als de overlaad beveiliging van de LFP bank in werking treedt en je alternator plots zonder load draait?

Zo! Dat is wel een hele slimme opmerking van jou, Hans!

Ook mooi van TS is dat hij de wisselstroomdynamo kennelijk kan aanpassen voor ieder type accu.

Groeten, Peper.

Lijkt me een standaard redenatie?
Je hoopt ook, dat tijdens het vacuum moment, de regelaar snel genoeg om een overspanning piek voor de gelijkricht dioden te voorkomen?

Op beide 10mS tegelijk open te zetten tijdens overschakelen kan ook. Dat heb je mogelijk weer met een stroompiekje te maken door de solidstate relais?

Gepost met de officiële Zeilersforum-app