René, ik voel me gevleid, bedankt!
In dit draadje veel gepraat over BMSen en cell balancing, waar leken weinig aan hebben.
Daarom doe ik er nog maar een schepje bovenop, in een poging om een paar dingetjes heel misschien voor leken een beetje duidelijker te maken. Ik beschouw mezelf niet als authoriteit op dit gebied, maar heb wel lang met LiFePO4 accu's, laders en dynamo's gexperimenteerd en heb mijn eigen multi-stage laadregelaar voor de dynamo gemaakt.
Ten overvloede nog maar even: LFP accu's bestaan uit cellen, die parallel of in serie geschakeld kunnen zijn. Parallel geschakeld wordt de capaciteit vergroot bijv. 2 100Ahr cellen geven parallel 200Ahr.
In serie geschakelde cellen geven een hoger voltage, bijv. 4x 3.2V cellen in serie (standaard LifePO4) maakt 12.8V. Dit laatste is dus goed geschikt als accu op een boot met 12V boordnet..
Combinaties van parallel en in serie geschakelde cellen zijn ook mogelijk, bijv. 4 paren parallelle 100Ahr cellen in serie geschakeld geeft een 200Ahr accu van 12.8V.
Onbalans van cellen. Waarom is dit niet wenselijk?
Onbalans kan optreden tussen in serie geschakelde cellen of cell-paren. 1 of meerdere cellen kunnen een afwijkende lading hebben van andere. Dat manifesteert zich vrnl. tijdens het in serie laden wanneer de cellen bijna vol zijn. Omdat bijv. 1 cell de max. cellspanning van 3.6V heeft bereikt terwijl andere achterblijven en nog maar een spanning van 3.4V hebben. Als je doorlaadt tot die lage cellen 3.6V vertonen, over-laadt je die ene uitschieter, die misschien wel op 4V terecht kan komen. Dat is slecht voor die cell en reduceert de levensduur. Als je stopt met laden wanneer 1 cell 3.6V bereikt zijn de andere niet 100% geladen.
Velen beweren dat het wel los loopt met die onbalans als je de cellen om te beginnen eerst allemaal parallel schakeld. Na verloop van tijd (dagen) komen ze allemaal op dezelfde lading. Een andere manier is om de cellen individueel te laden tot 3.6V.
Dat het niet altijd losloopt met onbalans heb in aan den lijve ervaren. Na 1,5 jaar was er een flinke onbalans ontstaan tussen in het begin perfect gelijke nieuwe cellen van gerenommeerd fabrikaat. Reden was incomplete en onregelmatige laad-ontlaad cycli tussen 20 en 90% SOC (state of charge). Op een boot is dat bijna onvermijdelijk. Als de LFP accu op bijv. 35% SOC is gezakt en de zon gaat schijnen wordt al weer met laden begonnen en als de avond valt en de accu op 75% SOC staat wordt door verlichting, koelkast e.d. weer ontladen. Hoe meer capaciteit, hoe onvollediger de cycli zijn.
Onbalans opheffen door parallel schakelen van de cellen is op een boot zeer onpraktisch en regelmatig de cellen individueel met een klein ladertje tot 3.6V laden is dat evenmin. Je wilt tenslotte zeilen en niet constant met de accu's bezig zijn.
Daarom zijn BMSen (als unit) met een balance functie uitgevoerd, die theoretisch bij elke laad/ontlaad cycle kleine verschillen tussen de cellen zou moeten wegwerken. Op een boot komt daar door de laad/ontlaad karakteristiek heel weinig van terecht. In feite is die BMS balans-funktie van de BMS nutteloos.
Daar heb je dus al sowieso geen BMS voor nodig en voor de overblijvende funkties al evenmin, zoals al eerder betoogd. Maar ook dat wil ik nog wel verduidelijken
Wat gebeurt er nou eigenlijk? Als je de cellen in serie tot 100% probeert te laden en er is onbalans, dan zal het BMS wanneer 1 van de cellen 3.6V bereikt, de lader (voor alle cellen in serie) loskoppelen om die cel te sparen. De tijd tussen bereiken van 3.5V en 3.6 is maar zeer kort, een paar minuten. De balance funktie heeft dan maar heel kort de tijd gehad om iets te doen en de balans stroom is maar klein, misschien 50mA, dus de onbalans is verre van opgeheven.
De lader is dus gestopt en het accu voltage gaat omlaag. Als er geen gebruikers zijn lijken alle cellen na een uurtje weer gelijk, bijv. 3.5V Als er wel gebruikers zijn loopt het voltage heel langzaam verder terug. Op een bepaald V-niveau schakelt de BMS weer in en het hele verhaal begint opnieuw. Ik wil beslist niet zo'n BMS op mijn boot.
Dan de zgn. "shunt balancers", erg geliefd bij ZFers, zo blijkt. Ik weet niet waarom. In feite zijn het geen balancers maar "kortsluiters" met weerstanden, die bij bereiken van een bepaald voltage, bijv. 3.5V energie van individuele cellen opbranden, zodat de cellen gelijk blijven. Dat gaat ook maar met heel kleine stroompjes en dezelfde situatie treedt op als met de BMS balancer: Ze krijgen onvoldoende tijd om erg nuttig te zijn en er zijn vele laad cycli tot 100% nodig om onbalans weg te werken, voor zover dat ooit gebeurt. Bij cell uitschieters naar 3.6V schakelt de BMS ook hierbij de lader af.
Vervolgens "active balancers". Het principe hierbij is dat energie van "hoge cellen" via wordt overgeheveld naar "lage cellen". Er wordt niet gewacht tot een bepaald voltage is bereikt, maar er wordt constant gekeken naar onderlinge verschillen tussen cellen. Deze active balancers zijn ook beschikbaar als kleine PCBtjes. Ze werken op zich wel goed. Er zijn 3 ledjes aanwezig die aangeven tussen welke cellen energie wordt overgebracht. Maar ze beginnen pas te werken bij een verschil van 0.1V en stoppen bij 30mV verschil. Maximale stroom is 1.4A. Al een stap beter dan shunt balancers, maar bij testen vond ik ze toch nog te langzaam.
Active balancers met capacitors zijn beter, maar er is wel kaf onder het koren.
Energie wordt overgebracht van hoge naar lage cellen via capacitors. De maximale balans stroom is 5A. Ik heb eerder een link naar Amazon gegeven van een goed product maar denk dat maar weinig naar gekeken is. Je kunt van reviews denken wat je wilt, maar toch maar een paar quotes hieronder.
Genoeg woorden voor nu, doe ermee wat je wilt.
Groet,
Walt
Customer Review
John Grandle
5.0 out of 5 stars It works and you probably need one if your reading this.
Reviewed in the United States on January 6, 2021
Verified Purchase
I run one of these on a 4s lifepo4 pack built with some sketchy eve lf280 cells I got from a questionable seller on ebay. I am using these high capacity cells to replace a lead acid bank that I had in my overlanding teardrop, so longevity between charges is incredibly important to me. The BMS I use is the illustrious JBD or xiaoxing 120a 4s unit that Overkill Solar sells, and it's built-in balancing circuit just struggles with these bigger cells. Resistive balancing of extra large capacity cells requires a tad more resistance than these smaller BMSs come with. That said, I don't think my lf280 cells are legit, high quality cells, because no matter what I do, they will not remain balanced. This device allows me to actually get the full 280ah advertised capacity from my cells, whereas before I was doing good to get 240ish, since I'd inevitably hit a low cell cutoff since one or more cells was never fully charging. I've been properly impressed.
Long story, not quite as short, I just bought 4 more sketchy cells from yet another sketchy vendor that also won't balance (yes, I started by top balancing to 3.6v, as preached by Will Prowse and his forum... No, large, low quality, "grade b" cells are not going to remain balanced without some help), so here I find myself buying a second active balancer for my new pack.
If I built a third pack, guess what - I'll start my pack build with one of these balancers right off the bat because they just work. If the balancer doesn't balance my third pack cause the cells are already keeping in balance, then it's just an insurance policy. It's nice to find a product that does exactly what it advertises.
Karl Jensen
5.0 out of 5 stars Wow, something that actually works!
Reviewed in the United States on April 25, 2021
Verified Purchase
Well, dang! Surprise! It works!
Heavy 60 amp charging a 280ah and the puny balance resistors in the Overkill 120 BMS just don’t have the umph and time to fix an imbalance. And it’ll just get worse each time.
Enter the Heltec= problem solved! The delta is now only 2mv (.002 volt difference)!
Cory Bodiker
5.0 out of 5 stars AAA
Reviewed in the United States on February 2, 2021
Verified Purchase
Works great not like the other ones on here. Highly recommend for unmatched cells.
Gerald D. Zuber II
5.0 out of 5 stars Finally a balancer that works
Reviewed in the United States on October 27, 2020
I have tried more "balancers" then I want to admit. This one actually works as advertised. It works pretty quickly also. Most balancers are just draining the higher voltage banks and dumping power in the form of heat with a small resistor. This one uses the capacitors to actually take power from the higher voltage banks and put that power into the lower voltage banks. I just wish these were not so expensive.