Onderwerp: Overstap naar LiFePO4

Ah, ok. Zo had ik je post niet gelezen.

@Nobalast,
Als je cellen aan elkaar knoop en ze oplaad tot 3,5V of welke spanning je kiest,terwijl je oplet wat je BMS aan spanning per cel meet kan er weinig fout gaan zonder eerst initieel te laden. Mocht één of een cluster essentieel eerder de eindspanning bereiken weet je dat je alsnog de zaak per cel moet initieel laden/balanceren.
In gebruik is het ook een indicatie dat je opnieuw moet balanceren als je BMS van één of meerdere cellen veel eerder de eindspanning bereikt.

Ondertussen weer verder met het project, hier het stroom meetcircuit.
Deze maakt gebruik van een Murata meet shunt waarvan ik er al diverse heb voor 100A en 400A.
Deze zit in de plus leiding in tegenstelling tot de vele andere ontwerpen, mede daarom is deze schakeling als een stroomspiegel uitgevoerd waarmee de uiteindelijke meetspanning tov de min is gesitueerd. Door de GND aansluiting te sturen vanuit een open collector uitgang kan het circuit ook worden uitgeschakeld wanneer de accu dreigt leeg te raken.




De Print heb ik ook al ontworpen, deze wordt rechtstreeks op de Murata shunt geschroefd.


Elk accupakket krijgt een apart meetcitcuit voor laden en ontladen, de schakeling is polariteit gevoelig.

De Murata shunt, om een indruk te krijgen.
Printje komt dus aan de zijkant

Aanvullend nog een weerstand toegevoegd tussen de uitgang van de Opamp en de transistor, verder nog een BAV99 op de ingang van de opamp ter beveiliging.
R2 ook verlaagd naar 3K3 voor 12V.
Komend weekend even nalopen en dan kunnen de gegevens naar China voor de productie van de printplaat.

Waarom niet een specialistische current sense amp gebruikt? Die zijn er voor zowel high side en low side toepassingen. Maakt het geheel wel veel eenvoudiger.

Afgezien van de electronica, als ik het goed begrijp wil je dus bijna 1000Ahr aan LFP accus gaan laden met alleen solar, wind en shore power. Shore power alleen als de batteries bijna leeg zijn. Dat is dus 20uur continue bij 50A laden.

Nu zijn de accu's alleen maar een energie opslag buffer. Erg mooi om zo'n grote buffer te hebben, maar je zult toch een zekere balans hebben tussen verbruik en laadcapaciteit. Heel fijn om dagenlang niet aan laden te hoeven denken vooral ter overbrugging als de zon niet schijnt en het niet waait, maar wat je eruit haalt moet er toch ooit weer in. Daar is bij 1000Ahr wel erg veel zonlicht en/of wind voor nodig. De vraag is dus eigenlijk waarom zo'n grote energie opslag voor een 45-voet zeilboot? Speciaal soort gebruik?

37South schreef :
De accu capaciteit voor de 24V is 750Ah maximaal.
Deze accubank is bedoeld voor huishoudelijk gebruik, ik woon ook op de boot en heb ook alles wat je thuis normaal ook hebt aan elektrische apparatuur inclusief inductiekookplaat, Airfryer, magnetron en minioven.
Om dit te voeden heb ik een Victron 5KW omvormer welke het grootste deel van de dag uitstaat.
Twee kleinere omvormers nog voor andere 230V verbruikers zoals PC, Audioset en andere 230V gebruikers.
De schatting is dat koken en koffiezetten per dag 1 a 2KWh pakt.
De opslag capaciteit van de accus is ca 20KW maar ik denk dat daarvan maar de helft gebruikt wordt omdat een volledige cyclus van 100% niet bevoordelijk is voor de levensduur.
Een dag of drie autonomie is dan mogelijk. De praktijk moet nu maar uitwijzen wat het wordt.
Er zijn dagen dat ik weinig stroom verbruik, dan is het ook fijn dat de energie uit de zon en van de windmolen in de accus terecht komen en niet dat het verloren gaat omdat de accus vol zitten.

De stroom meet module is al een wat ouder ontwerp wat ik op de plank had liggen, het voordeel is dat het direct op de shunt meet zonder bedrading ertussen. De meetuitgang is dan een current loop naar de controller, ik wil de waarde verhogen naar 0-5mA om het nog wat robuuster te maken.

Ik heb oa de TSC101 bekeken en dat is een stuk eenvoudiger maar ik denk dat deze dan beter bij de controller kan worden ondergebracht. Wellicht inderdaad een beter idee.

"het voordeel is dat het direct op de shunt meet zonder bedrading ertussen"

Dat is dan puur een gevoelskwestie. Ik zie tenminste geen enkel voordeel qua meten en de nauwkeurigheid daarvan. Het gaat om DC spanningsoverdracht gemeten aan de andere kant aan hoge ingangsimpedantie. No problemo zou ik zo zeggen.

Ik denk inderdaad dat een nieuw ontwerp ga maken met de speciale stroom meet IC's, die kunnen dan samen met de controller op een print.

Gisteravond deed zich een calamiteit voor, de 12V accu raakte leeg. Deze wordt gevoed via een DCDC converter vanuit het 24V systeem en deze deed het niet meer. De primaire zekering van 25A lag eruit.!
De DCDC converter (SAMLEX MPC20) zou geschikt zijn voor accu laden dus dat leek me een goede oplossing.
Na vervanging van de zekering deed de converter het weer maar ik zag dat deze stroompieken van 30A trekt uit het 24V systeem, blijkbaar geen stroombegrenzing meer..... omdat de zekering er al vaker uitgeknald is heb ik grote twijfels over dit product. Ik denk dat ik hem ga vervangen voor een Orion TR24/12-20A, Ik heb in Victron spullen toch wat meer vertrouwen en heb al bijna alles van Victron.
Met Samlex spullen heb ik al meer problemen gehad zoals het overladen van accu's dus ben er wel een beetje klaar mee.

De Orion heeft geen laadprogrammas maar gewoon een instelbare vaste uitgangspanning, dat is prima met het oog op de komende LFP accu's. Via de remote aansluiting kan hij door de BCU worden in en uitgeschakeld.

Samlex is een alternatief sub merk uit Groningen.
Zolang je de specificaties niet continue gebruikt gaat het goed.
Dus niet als acculader, wel als 24/12 DC-DC oor apparatuur.

De MPC20 wordt wel verkocht als zijnde een acculader, er zitten ook meer fase laadprogrammas in.
Toen ik dat ding kocht was dit product uniek in zijn soort, nu heeft Victron ook dergelijke producten.

Na een nachtje erover slapen blijf ik toch bij de eerste schakeling, wel met een andere opamp waarvan het verbruik veel lager is.
Ook ga ik hem samenbouwen met de controller dus geen printje op de shunt.
De AD converter wordt een ADS1115 waarvan er dus twee komen, een voor 4x stroom meting en een voor 2x spanningsmeting(differentieel). De stroommetingen kunnen worden uitgeschakeld als de BMS een battery low signaal afgeeft, dan wordt ook de controller in de slaapstand gezet nadat deze nog wat alarm signalen heeft weggestuurd. Ik overweeg dan om een battery backup te maken op de print zodat de controller min of meer in leven blijft bij een battery low situatie. Dit omdat de voeding dan is uitgeschakeld.

De voedingsschakeling is dus de volgende uitdaging!
moet ik hem uit de 12V of de 24V accus voeden? of beide?

Heb je al eens naar DC current sensors gekeken?

www.ato.com/dc-current-sensor-1ma-to-1000a

WADnWIND schreef :
Die ben ik wel eens tegen gekomen maar vind ze erg duur, heb er 4 nodig dus dat loopt op.
maar bedankt voor de tip in elk geval.
Ik heb de Murata shunts ook liggen dus daar wil ik graag wat mee doen.

Gisteren de nieuwe DCDC converter Orion TR 24/12/20 gemonteerd.
Dat werkt stukken beter.
De oude converter weer gerepareerd maar die blijft erg nerveus bij inschekelen.
De Mosfet was defect, hij doet het maar heb er geen vertrouwen in.
Bij inschakelen met een flink ontladen 12V accu treedt er heel kortstondig een stroompiek op waardoor de 20A ingangszekering eruit knalt. Inschakelen zonder accu en dan deze later erop zetten gaat wel goed....
De Orion heeft blijkbaar een softstart waardoor alles wel rustig inschakelt.
De spanning kun je ook netjes afregelen en heb ik nu op 13,8V staan, er staat nog een tijdelijke loodzuur accu op. De eerste LFP accus gaan volgende maand in bestelling.

Vandaag nog wat tests gedaan met de Acculaders.
De pas geinstalleerde DCDC converter staat parallel aan een MPPT solar charger. Ik heb de spanning iets lager afgesteld op ca 13,4V. We zien nu dat de MPPT regelaar het keurig overneemt nu de zon schijnt, Hiermee wordt de accu helemaal volgeladen en staat op dit moment in de float fase (er zit nu een gewone lood accu aan) Hiermee is getest dat parallelschakelen van laders geen probleem is en dat je de een kan gebruiken voor topladen en absorbtie en de andere allen Boost kan laden. Bij de 24V bank is de situatie precies hetzelfde, de Skylla staat parallel aan eveneens een MPPT en in de toekomst een windmolen.

Nog een vraag..

als je een LFP accu laadt met een constante spanning gaat de laadstroom dan naar nul als een bepaalde ladingtoestand is bereikt of moet je echt de lader uitschakelen?
Dus ik stel de lader in op 4x 3,2V = 12,8V, kun je die veilig aan laten staan?

Peper vind van wel, ik vind van niet.
Als je voor Peper gaat dan zou ik wel 3,15 instellen, net onder max.

Ik zou m gewoon uitzetten. Er is geen zelfontlading, dus het voegt ook niks toe.

'Peper' heeft dat uitgeprobeerd door 4 72Ah cellen in serie een jaar lang op 13,6V te houden (of 3,4V per cel door een individuele cellader) en heeft na een jaar geen daling van de capaciteit op kunnen merken.
Het belangrijke punt is dat je nooit boven de 3,45V per cel moet laden. Je ziet dat de laadstroom bij 3,45V 0mA wordt, ofwel er wordt bij 3,45V niet meer geladen als je lader niet boven de 3,45V uit kan komen. De verschilspanning is dan 0 en op basis van die verschilspanning kan er dan ook geen geen laadstroom meer lopen.
De laadspanning van een LFP lader is meestal 3,65V en dan moet de lader worden gestopt indien de 3,45V wordt bereikt. Indien de lader niet meer dan 3,45V kan leveren, dooft de laadstroom als een 'nachtkaars' uit in het traject van een celspanning van 3,25V tot 3,45V om bij 3,45V de 0mA te bereiken. In dat laatste stukje tussen de 3,25V en de 3,45V loopt de stroom terug van ca 3A naar 0mA (afhankelijk van de capaciteit van de cel).

In 2015 heeft men de slijtage in LFP cellen opgewekt door gepulst met 3,65V te laden. Er ontstaat dan Lithium galvanisering (Lithium plating) en het heeft er alles van dat dit de slijtage van Lithium cellen in het dagelijks gebruik vormt. Opmerkelijk is dat Winston/Thundersky (van die gele LiYFePO₄cellen) in de afgelopen 7 jaar het initieel laden van de cellen niet meer adviseert en in die 7 jaar de initiële laadspanning heeft teruggebracht van van 4,2V via 4V via 3,8V naar (huidig) 3,65V.
Echter die 3,65V wordt ook gebruikt om de cellen bewust te 'verslijten' door zo het fenomeen van Lithium galvanisering uit te lokken...

Ik heb nu een proef opgezet om door een cel gepulst te ontladen (dit wordt in de publicaties over 'Lithium plating' gebruikt om de Lithium metaallaag in atomen af te breken) en zo een poging te doen om een oude cel in capaciteit op te werken (upcycling). De resultaten van deze proef worden in mijn 'alles etende lader' draadje gepubliceerd.

Denk erom dat als er staat dat de lader geschikt is voor Li-ion accu's, deze nog steeds met een eind laadspanning van meer dan 3,4V kan laden! En zo automatisch de Lithium galvanisering kan opwekken! Als de lader ca 5 jaar oud is, kan de laadspanning zijn afgeregeld op 4V per cel, hetgeen toen een acceptabele eind laadspanning was voor (in elk geval de) Winston cellen.

Lithium galvanisering ontstaat ook als een LFP cel bij lage temperaturen (van -30^oC tot 0^oC) tot een spanning van meer dan 2,9V te laden. Het galvaniseren ontstaat dan niet bij het laden, maar op het moment dat de cel weer opwarmt. Hierdoor gaat de celspanning omhoog en er ontstaat door die hogere spanning het galvaniseren met een Lithium laag.

Groeten, Peper.

Peper,

bedankt voor de uitgebreide uitleg, wat is het nut van bewust verslijten om het fenomeen Lithium galvanisatie uit te lokken?

Meer verkopen?

roozeboos schreef :
Uitzetten is ook het doel maar in de experimentele fase wil ik hem nog even aan laten staan totdat alle energiebronnen operationeel zijn.

Ratman schreef :
Onderzoek naar de voorspelde levensduur van LiFePO₄ accu's. In dit geval is door onderzoek aangetoond dat de slijtage van LFP accu's voortkomt uit Lithium galvanisering bij met name hoge stromen en verwarming tijdens laden met hoge stromen en spanningen. Nadat was vastgesteld wat de galvanisering veroorzaakte, lag het voor de hand om te onderzoeken of de galvanisering kon worden omgekeerd. Dat bleek te kunnen door gepulseerd te ontladen. Er zijn vergelijkingen te maken met het sulfateren van lood-zwavelzuur accu's.

Groeten, Peper.

Nu je er toch bent, Peper...

Komend voorjaar hoop ik mijn home-brew LFP-accu in gebruik te nemen. 100 Ah op basis van Ali alu-cellen. Ik wil het écht simpel houden, dus het wordt mijn enige accu. Het zwaarste wat 'ie te doen krijgt, is mijn 9.9 pk buitenboordmotortje starten (trekt ongeveer 27 A). Er komt een 60 A "smart" BMS op. Hij wordt bijgeladen door twee parallel geschakelde zonnepanelen aan een Victron 75-15 MPPT lader. Die wil ik in principe zo instellen dat hij de accu tot zo'n 80% laadt. Zo hou ik nog wat marge over voor de output van de laadspoel van de BBM, die maximaal 6 A levert en begrensd is op 14,2 V. Die 6 A zal in de praktijk niet vaak gehaald worden. Daar moet die accu in mijn beleving toch tegen kunnen. Mocht ik dan eens langdurig op de motor varen, dan kan ik altijd nog de koelkast op vol vermogen zetten om de laadstroom te knijpen. Graag je visie.

voor mijn beurt:
Hoe lang motor je? Schiet niet echt op, die 6 Ampere.
Dus zorgen dat je voor je gaat varen je accu's 95% vol zijn.
Zou de bbm spoel niet eens gebruiken, ook vanwege je zonnepanelen.
Misschien voor nood mogelijk maken, via een schakelaar.

Maar eerst beslissen hoe en wanneer je motort. het is een zeilboot nietwaar.

Ach, voor je beurt...je input wordt zeer gewaardeerd.
Ik zeil natuurlijk het liefst zo veel mogelijk, maar schrik er niet voor terug om een dag te motoren. Als ik het binnenwater op ga, of als de wind tijdens een vakantie andere plannen heeft dan ik. Het idee van de schakelaar had ik inderdaad zelf ook al. Alleen niet schakelen als de motor loopt.