Onderwerp: LiFePO4 capaciteitstest / Heltec aktieve balancer

Een projectje eigenlijk, omdat het interessant en leerzaam is en omdat het mij een gratis(!!) Heltec balancer boardje oplevert

Onlangs heb ik een capaciteitstest op mijn (als nieuw verkochtte maar gebruikte) Chinese 3.2V 280Ah cellen uitgevoerd.

Daarbij bleek dat ik 260Ah uit deze cellen kon trekken, totdat cel 4 als eerste instortte tot 2.5V en het BMS het ontladen (zoals bedoeld) stopte.

Er zijn in dat stukje in het lekendraadje een aantal suggesties gedaan die verklaren dat mijn pakket maar 93% van haar nominale 280Ah capaciteit haalde. Samengevat:

1. Het pakket was niet volledig topbalanced
2. Het pakket was niet volledig vol geladen bij start van de test
3. De gebruikte cellen zijn niet gematched/deels "versleten", waarbij cel 4 de laagste capaciteit had
4. Meetfouten

Over (1) en (2): ik heb quick-and-dirty gebalanceerd met als eindresultaat een gemiddeld celvoltage van 3.55V, laadstroom <1A en celverschillen <5mV:


Nardus is zo vriendelijk geweest mij een 4S Heltec aktief balancer boardje te schenken op voorwaarde dat we deze case (=mijn matige pakket) gebruiken om aan te tonen wat dit boardje nu kan betekenen om de netto beschikbare capaciteit van een niet-gematcht pakket te verbeteren (3).
Ook zou het kunnen zijn dat (1) en (2) verbeterd kunnen worden door dit boardje in te zetten. De passieve balancer in mijn BMS doet maar 200mA; de Heltec 5A.

Voor (1) en (2) is het voldoende de Heltec alleen tijdens het laatste deel van de laadcycle aan te zetten. (3) Vereist een continue inschakeling, zodat cel 4 opgepept wordt wanneer deze dreigt in te storten (=als eerste onder 2.5V zou zakken). Andy van YT off-grid garage heeft (of denkt te hebben...) ervaren dat een permament aangesloten aktieve balancer een initieel goede top-balancing kan verstoren: zeilersforum.nl/index.php/foru...ceer-bordjes#1334520

In dit draadje wil ik met jullie de test definieren en uitvoeren. Als we eruit zijn hoe de test eruit ziet ga ik die uitvoeren.

"Onderzoeksvragen" op basis van mijn pakket:

1. Hoe veel extra netto capaciteit levert het pakket bij 100% doorladen met geintergreerd topbalancen met de Heltec in vergelijking met mijn quick-and-dirty topbalancen?
2. Wat draagt het inzetten van dit boardje tijdens het ontladen bij om het pakket aan de onderkant gemiddeld verder uit te kunnen putten/cel 4 te ondersteunen?

Voorgesteld testplan, uitgaande van hoe het pakket nu is (na vorige test zo'n 25% opgeladen voor ik de lader uitgezet heb).

Om de Heltec de kans (=voldoende tijd...) te geven te top balancen, dient de absorptiespanning zo te zijn dat de tailcurrent lager ligt dan die 5A die de Heltec kan transporteren. De Heltec moet letterlijk "in charge" raken Uitgaande van deze tabel geldt voor mijn pakket bij 3.45V per cel een tailcurrent tussen 0.9 en 1.4% (hangt af van merk cel - ik heb deze gegevens niet voor mijn cellen).

Als ik mijn pakket laad met 3.45V absorptiespanning moet ik het laden dus stoppen als de stroom onder 2.5 - 3.9A is gezakt. Dan is het pakket namelijk vol en leidt langer laden tot schade. Eigenlijk is die tailcurrent dat nog steeds hoger dan geschikt voor de Heltec, maar gevoelsmatig vind ik een nog lagere absorptiespanning wel heel laag worden.

Ik wil de bulkstroom op 35A laten staan (die waarde wil ik aan boord gaan gebruiken en lager instellen maakt de testen wel erg tijdrovend)

Hieronder de voorgestelde deeltesten:

Huidige topbalans vaststellen

• Doorladen tot pakketspanning van 13.8V (3.45V per cel) en stoppen wanneer stroom < 2.5A
• Celspanningen noteren - hopelijk schiet er niet 1 cel boven 3.65V en grijpt het BMS niet in

Doorladen met aktief balanceren tot 100% SOC

• Heltec aanzetten en wachten
• Naar verwachting stort voor elke getransporteerde Ah de hoogste celspanning verder in dan de laagste celspanning stijgt. De pakketspanning zal dus dalen
• Lader na stabilisatie aanzetten en wachten tot tailcurrent onder 2.5A is gezakt

Vaststellen capaciteit uitgaande van een 100% vol en topbalanced pakket

• (Indien nodig) accumonitor resetten op 100% SOC/0Ah consumed
• Heltec uitzetten
• Inverter met heatgun aanzetten en met 16-18A ontladen tot BMV ingrijpt
• Capaciteit aflezen. Hoger dan 260Ah betekent dat topbalans is verbeterd tov eerdere methode

Vaststellen capaciteit uitgaande van een 100% vol en topbalanced pakket EN permanent aangesloten aktieve balancer

• Pakket opladen (met eerdere instellingen)
• Topbalans aflezen (geen onderdeel van testvragen maar zegt iets over mijn cellen)
• Heltec aanzetten
• Ontladen als hiervoor. Hoger dan de test hiervoor betekent dat Heltec zin heeft
• Heltec aan laten staan en weer opladen. Hoe is de topbalans? Verlopen of nog in orde?

Graag schieten op wat in je opkomt. Discussieren na afloop van de test zou alleen moeten gaan over de te trekken conslusies, niet over het testplan Dat dient zo scherp mogelijk te zijn. Ik wil achteraf vooral geen discussie over de laadinstellingen; daarom daar graag nu al op schieten!

PS: ik moet nog uitzoeken hoe ik tijdens laden en ontladen de individuele celspanningen kan loggen. Dat lijkt mij ook een voorwaarde voor de test.

Heltec bedoel je?
Geef je ook een overzicht van de hardware?
Welke lader bijv?

Nachtvlinder schreef :
Ik weet niet zeker welke BMS je gebruikt, JDT ofzo? Maar als deze op afstand uit te lezen zou zijn, kun je wellicht met een software tooltje periodiek de voltages uitlezen. Bij iedere x seconden ofzo. Als er een JTAG/seriele interface op zit, of misschien ook via Bluetooth mogelijk.

Bij mijn (nog te ontvangen) REC BMS is dit gemakkelijk te doen dmv Modbus/RS485 bijv en een command line tooltje. En misschien nog gemakkelijker om via de Wifi de Web interface/API te scapen.

Er zit in de bms app toch een logfunctie met een prachtige grafiek?

leuk, kunnen we eidnelijk het nut zelf zien van een active balancer op een pack waar een zakker tussen zit.
zakker=een cel die sneller zakt dan de anderen ondanks een goed topbalance.

Dus heel die pack opladen naar 14.6, en de capaciteittest opnieuw doen maar nu met de active balancer eraan.

Ik ben heeeeel benieuwd naar de resultaten, pakketje is onderweg Nachtvlinder

holtere schreef :
Ik heb de windows JDB client if needed, kan je net ff wat meer mee.

Waar haal je de 3.45v als Max laad spanning vandaan ?
Nordkyn (toch wel de meest gerespecteerde meneer ?) over initieel laden en top balanceren schrijft :

ReneK schreef :
eens, maar zo testen. ik ben van mening dat deze pack ook zonder active balancer 280ah kan halen door een betere topbalance. Maar eerst even testen door de pack naar 14,6v te brengen, active balancer erop en loadtesten.

Leuk draadje!! Ik ga me abonneren. Heb je een lijstje van je gebruikte spullen?? Ik zit zelf ook met een cel die niet goed mee wil en hoor erg graag wat je bevindingen zijn.
S

Ik gebruik de JBD / Overkill Solar BMS. Ik heb twee iOS apps gevonden. De originele XiaoxiangBMS app en SmartBMSUtility. Onder iOS kan alleen die laatste loggen, maar slechts 1 variabele...

Heb wel een Windows PC app gevonden die met BT verbind met deze BMS (JBD tools):

Je kunt daar alles instellen (net als in de iOS apps...) maar deze logt niet. Technisch is het dus wel mogelijk de BMS uit te lezen vanuit een PC. Ik heb nog geen software gevonden die netjes in een CSV file logged helaas.

Dit zit in mijn app.
Kan ik je toesturen indien gewenst!

nardus schreef :
Prikkelende quotes hierboven...

Volgens de tabel met de tailcurrents van Nordkyn:

• Bij een absorptiespanning van 14.6V (3.65V per cel) moet ik het laden stoppen zodra de stroom onder 3.3 en 5% zakt. Dat is voor dit pakket ergens tussen 9 en 14A. Doe ik dat, dan heeft de aktieve balancer geen tijd om te balanceren (die 5A -niet 2A zoals ik eerder dacht- is laag tov de laadstroom)
• Mijn redenatie om te laden (en topbalancen) bij een absorptiespanning van slechts 3.45V per cel is dat ik dan (volgens dezelfde nordkyn tabel) langer door mag laden: totdat de stroom onder 2.5 - 3.9A is gezakt voor mijn 280Ah. Dan zou die 5A meer zoden aan de dijk zetten

ReneK beschrijft handmatig topbalancen - dat kan ook natuurlijk en is wellicht beter. Wel een ander idee dan ik had bij het starten van dit draadje. Zou dat beter zijn?

Betreft het loggen: ik wil ofwel onder Windows ofwel in een iOS app tijdreeksen maken van alle 4 de celspanningen (en liefst de stroommeting) uit het BMS... Een CSV file die ik in Excel kan zetten zou mooi zijn: dan is denk ik goed zichtbaar te maken wat de aktieve balancer precies doet.

Leuke test...

Ik heb er zelf te weinig ervaring ermee, maar heb weleens hier op de forum horen vallen dat LiFePO4 paar na een aantal keer laden en ontladen de volledige capaciteit heeft.

Is je huidige accu al een aantal geladen en ontladen? Als dat niet zo is, dan weet je zonder een tweede pakket waarmee je de niet test doet niet (als vergelijking) of de extra capaciteit door de aktieve balancer komt, of dat het komt doordat je een aantal keer geladen en ontladen hebt?

Nachtvlinder schreef :
Dit JDB tool is een opensource tool. Op de Gitlab ontwikkelsite staat "Logging Full support" (10 maanden geleden toegevoegd). En in de code zie ik dat er ge-exporteerd kan worden naar Excel 'XLSX' formaat.

Het is geschreven in python, dus gemakkelijk aan te passen, mocht je nog iets anders willen.

Windows releases:
gitlab.com/bms-tools/bms-tools...ter/releases/windows

Edit: even kort door de code gekeken en de cel voltages en temperaturen worden inderdaad uitgelezen, en lijken ook gelogd te worden. Tenminste in de meest actuele versie

Krijgen we dit op de workshop ook uitgelegd???

Zou fijn zijn.

sjoerd1981 schreef :
Capaciteitstesten dienen binnen eerste 5 cycles plaats te vinden meen ik gelezen te hebben in de specheets ergens. Kan deze helaas niet direct vinden, maar kom daar wel op terug.

edit: tuurlijk de laatste sheet..

Uit de EVE LF280 specsheet :

5. Test conditions
5.1 Standard Test Conditions
Test should be conducted with new batteries within one month after shipment from our factory
and the cells shall not be cycled more than five times before the test. Unless otherwise defined, test
stated in this specification should be conducted at temperature of 25±2℃, humidity 45~85% and Test
should be performed under standard atmospheric conditions with 86KPa~106KPa pressure.

Mijn cellen zijn niet nieuw; hebben ook iets meer dan 5 cycli meegemaakt verwacht ik

Orange Sunset schreef :
Dankje! Helemaal overheen gekeken vanmorgen. Zie omcirkeld

Nachtvlinder schreef :
Have fun! Ben benieuwd naar de cijfers

Klein dingetje nog: deze software kan niet via BT verbinden, maar alleen serieel. Ik heb alleen de BT module...

Vraag: als ik dit dingetje bestel, gaat dat werken?





Edit: kom ook dit tegen:
github.com/Jakeler/ble-serial

Nachtvlinder schreef :
Die kans is zeer groot. UART is serieel. Dit is wat ik bedoelde met een JTAG poort, dus ik verwacht dat dit prima gaat werken

Orange Sunset schreef :
Vandaag dat UART<>USB dingetje ontvangen en het werkt Mijn PC kan nu loggen.

Helaas de Heltec nog niet mogen verwelkomen, maar kon al wel de onbalans in het laatste stukje ontladen zichtbaar maken...

Na de ontlaadtest afegelopen weekend zoals hierboven beschreven, had ik een onbekende tijd geladen voordat ik weg moest - ik wilde de cellen niet leeg achterlaten.

Net heb ik vanaf dat (onbekende SOC) punt ontladen totdat de BMS (wederom op cel 4) tripte. Tussentijds is niets gebalanceerd.

De celspanningen in rust, voor het starten van deze test gechecked met de Fluke:

Cel	BMS	Fluke
1	3.203	3.201
2	3.199	3.200
3	3.201	3.202
4	3.200	3.201

Best netjes lijkt mij!

De stroom is tijdens het ontladen geleidelijk toegenomen omdat de inverter een vast vermogen pakt: van 17.5 naar 19.3A ongeveer. De "Ah consumed" curve houdt hier rekening mee want is de integraal van de stroom*dt. Aan het eind van de test ahv dit totaalverbruik de BMV stroommeting vergeleken met die van de Victron monitor (peukert uit; efficiency 100% dus werkt nu puur als een Ah teller!). Volgens het BMS 34.8Ah; volgens de Victron 33.9Ah. Voor de volgende tests houdt ik de BMS meting aan: ook al zal (denk ik...) de Victron iets nauwkeuriger zijn... het is handig de stroom in dezelfde dataset als de rest te hebben.

Hier het laatste stuk van de ontlaadcurve:


Op de linker as staan de 4 celspanningen
Op de rechter as de onttrokken Ah's en het verschil in mV tussen de hoogste en laagste celspanning

Wat ik denk te zien:

• Helemaal in het begin zie je alle 4 de celspanningen inzakken. Dat is het moment dat de load is aangezet vanuit rust. Het is niet alleen een interne weerstand effect (dat zou instantaan zijn!) maar ook "iets chemisch": het duurt namelijk even voordat de celspanningen inzakken en stabiel worden.
• De celspanningen zakken geleidelijk, maar de dV blijft lang gelijk en vrij laag
• De rangorde in celspanningen blijft gelijk gedurende de gehele test. Van hoog naar laag: 3 - 2 - 1 - 4. Dan kan het wellicht nut hebben als de Heltec óók in het vlakke deel van de curve gaat balanceren en zeggen de celspanningen daadwerkelijk iets over de SOC per cel?
• De spanningmetingen en daarmee dV worden ruisig wanneer er ontladen wordt (zie begin van de grafiek). Geen idee waarom. Kan niet chemisch zijn lijkt mij? Volgende keer kijken of de Fluke ook die ruis kan zien...
  
• Aan het einde dalen alle celspanningen steeds sneller, maar cel 4 gaat het eerst onderuit. Dat is consistent met de eerdere test: ook daar bereikte cel 4 als eerste 2.5V
• Ik vind cel 4 niet heel veel eerder/sneller instorten dan de rest. 1, 2 en 3 waren ook al ver aan het dalen

Stel nu dat deze set nieuw, goed gebalanceerd en in topconditie zou zijn en alle 4 de cellen exact gelijk liepen aan de paarse cel 3. Dat is grafisch voor te stellen door de curves van cel 1, 2 en 4 zo'n 5 minuten naar rechts te schuiven...

Dat had dan 5min*19.3A = 1.6Ah gescheeld... Toch?

Bijna, 1.6083333

Stel dat je die 1.6Ah met een aktieve balancer uit de ander 3 cellen zo halen, dan moet je dus 0.54Ah uit iedere andere cel overhevelen. Bij een rendement van 100% zou je dan dus 1Ah kunnen winnen.
Bovenstaande klopt alleen als die drie anderen in gelijke mate beter zijn. In jouw geval is er eigenlijk maar 1 cel beter. Je te verwachten winst met aktief balanceren zou dus beduidend minder moeten zijn dan 1Ah.

Iets nauwkeuriger: Asl cel 4 leeg is dan is de 'inhoud' van 3, 2 en 1 respectievelijk 1.6, ~0.6 en ~0.4Ah. Samen 2,6Ah en 4 cellen om die over te verdelen is 0.65Ah te verwachten winst.
In de praktijk zou je de accu in zeg een weekend leegtrekken is 48u Dan mag je balanceer bord niet meer dan 0.65/48=13mA aan ruststroom gebruiken, anders wordt je winst negatief.

Edit:
Nou weet ik niet welke balancer je precies gaat gebruiken, maar op het www vindt ik een Heltec balancer met een ruststroom van 12mA

Jullie weten dat deze meneer: off-grid-garage.com/ al een behoorlijk gedeelte van zijn recente leven aan dit soort testen heeft gegeven?