li-ion laden in serie

dat is een protectieboard, die dient om de accu te beveiligen tegen overladen, temperatuur, dieptontlading,....

ik gebruik ook van die printjes en soms laad ik gewoon op via de + en - klem.
maar ik heb ook een balance connector bijgesoldeerd op alle accu aansluitingen zodat ik extern ook het pack eens kan balanceren.

ik gebruik daar ofwel mijn turnigy laadstation voor, ofwel mijn klein balance ladertje. onderaan links zie je mijn accu met zo een protectiecircuit (en ook een knopje waar met 4ledjes de resterende capaciteit wordt weergegeven)

http://fcapri.homelinux.com/fcapri/alleweder/DSCN2202.JPG

de accu links onder heeft 15cellen in een 3S5P config.
de bovenste links heeft er 6 in een 3S2P config
de 2 rechtse is het dubbele van de linkse boven en hebben elk 3S4P.

het kan zeker, maar ik zou een afzonderlijke balancekabel ook toevoegen.
ik doe regelmatig een test en daarvan komt er een afdruk op de accu geplakt (rechts boven heeft er al 2 gehad, een handgeschreven in het begin bij de bouw, en een geprintje versie na een jaar)

deze heb ik. daar vermelden ze expliciet dat er geen balancing mogelijk is via de print. ik zie bij u ebay links nergens of die BMS dat kan of niet.
https://www.aliexpress.com/item/3S-8A-11-1V-li-ion-BMS-PCM-battery-pro…

Ik zie dat de protectiecircuits zgn BMS hebben, hoewel dat wellicht niet altijd balance-current voor single cells belooft.
Geeft jouw balans kabel toegang tot alle +/- aansluitingen van de Li-ion cellen? Wat kun je ermee behalve spanningen controleren? Is dat de test waarover je het hebt? Handmatig dus?
Hoe is de interpretatie van cellen die parallel geschakeld zijn?

Je zegt 9 cellen, en hebt het dan over een 3S protectie bord. Kan kloppen als je van plan bent een 3S3P configuratie te maken.

Gebruikelijk is om P (parallel) schakeling alleen te doen met identieke cellen en dan hoef je niet meer om te kijken naar de individuele cellen.

In jou geval dus als je cellen 3000 mAh zijn, heb je uiteindelijk een 9Ah 11.1V pack. En voldoet 1 zo'n 3S protection cricuit.

Ik begin te denken dat er diverse protection circuits zijn. De "grootste" zullen ALLES beveiligen: Kortsluiting, overstroom, diepontlading, overladen en balans. MOgeliujk zijn er van die protectie circuits die maar de helft doen... Aangezien die van jou dus "charger protection" schijnt te doen (volgens de titel), hoeft ie dus niet aan "overdischarge" of "kortsluitbeveiliging" te doen.

Op 2 februari 2017 13:49:56 schreef GdV:
Ik zie dat de protectiecircuits zgn BMS hebben, hoewel dat wellicht niet altijd balance-current voor single cells belooft.
Geeft jouw balans kabel toegang tot alle +/- aansluitingen van de Li-ion cellen? Wat kun je ermee behalve spanningen controleren? Is dat de test waarover je het hebt? Handmatig dus?
Hoe is de interpretatie van cellen die parallel geschakeld zijn?

dat balans kabeltje is een 4polige stekker die naar de 4 accucontacten gaan.
zijnde massa;
1e cell zijn positief (=negatief van de 2de) 4,2V
2e cell zijn positief (= negatief van de 3de) 8,4V
3e cell positief 12,6V

als je daar dan een balance lader op plugged zoals dat kleine blauwe blokje in het midden van mijn foto, dan zal die alle cellen balanceren.

stel bv dat je cellen 3,3 - 3,3 en 3,4V zijn en je laad in serie op. je lader stopt op 12,6V.
dan zal het bv eindigen op 4,15 - 4,15 - 4,30V
2 cellen niet vol, de 3de overladen. bij het ontladen zullen die 2 eerste altijd dieper ontladen worden en sneller verslijten waardoor je meer onbalans krijgt.

als je regelmatig eens balanceert, zullen alle cellen op 4,20V komen en gelijkaardig ontladen.

@rew: Nee ik denk aan 9 cellen in serie, en 3 protection circuits dan ook in serie.
@ fcapri Ik zie ook combinaties van protection en balance charger, zoals plaatje hieronder. soms met bar weinig informatie dus waarschijnlijk weinig betrouwbaar? Verder zie ik Li-ion cellen van wel 98000 Ah, dat zal ook wel onzin zijn?

http://www.ebay.com/itm/112179201436?_trksid=p2055119.m1438.l2649&…

als je 9cellen in serie hangt, kan je toch ook gewoon een 9S BMS aanschaffen? als je dan je batterijen voorziet van zo een witte connector zoals de mijne hebben, kan je die gewoon op die print inpluggen. als je later wil kan je de accu altijd eens afkoppelen en in een los balanceer/test lader steken.

dat ding balanceerd ook. kost je 20€.
als je 3stuks BMS 3S moet aanschaffen azan 6€/stuk ben je ook 18€ kwijt.

die 9800mAh cellen is idd onzin, je zal blij mogen zijn als die dingen de 980mAh halen.
beter veilig spelen en deftig betalen voor goeie cellen. het max zal rond de 3200mAh liggen nu.
en de gemiddelde prijs is wel een 3-6€ voor een echte 2500-3000mAh cel.
$15 voor 10stuks li-ion kan niet anders dan fake zijn, dat is minder dan 2€/batterij

[Bericht gewijzigd door fcapri op vrijdag 3 februari 2017 07:17:51 (14%)]

Op 2 februari 2017 23:09:06 schreef GdV:
@rew: Nee ik denk aan 9 cellen in serie, en 3 protection circuits dan ook in serie.

Dat moet je niet doen. Een BMS kan de lader onderbreken: "WHOA! je bent te hard aan het laden, niet doen". Met BMS-en in serie wordt dat tricky. Nu valt dit nog wel mee met 3S modules in serie, omdat ze vast geen "max 12V mosfets" hebben gebruikt.

Ik stel deze vragen om er achter te komen hoe een solar batterij backup opgebouwd zou kunnen zijn. Gevaarlijk spul voor de DIY, ik begin er ook niet aan, wees niet bang. (zoek op "grid tie solar battery")

Solar batterijen worden (in de toekomst) ingezet om zonnestroom (evt. via het net) op te slaan als het goedkoop is en later terug te voeren als het duurder is of beter gebruikt kan worden.

Ik dacht: een zonnepaneel-serie aan een inverter levert zo'n 600Volt. Eeen inverter brengt het vermogen het net op.
Omdat 162 in serie geschakelde Li-ion batterijen eenzelfde spanning leveren, zouden ze via een inverter ook vermogen op het net kunnen brengen. Dat zouden dan 54 units van 3 stuks zijn voor de eerder genoemde (goedkope) BMS (alles in serie). Dat was de gedachtengang.

Maar nu ook het laadverhaal dus nog ..... Ik zou voorkeur hebben voor simpele oplossingen en dacht dus aan die lange serie van batterijen, in units van 3 (via relais gescheiden gestuurd), dan kom je bij laadspanningen van rond de 12 Volt/unit, dat is wat gewonere techniek.

Een microprocessor kan de laad en ontlaadcycli en relais verder besturen. Hierbij wordt productie van zonnenergie en opslag dus gescheiden, waarbij in beide gevallen gebruik wordt gemaakt van het net als tussenstation. Is het te volgen?

Commercieel zijn er (voor veel geld) mooie geintegreerde (veilige) oplossingen, laat dat duidelijk zijn.

Op 3 februari 2017 12:32:29 schreef GdV:
Dat zouden dan 54 units van 3 stuks zijn voor de eerder genoemde (goedkope) BMS (alles in serie).

Dat kan dus niet. Als dan module 23 gaat roepen: "Hey ik kan effe niet meer hebben, effe dimmen met dat laden", dan gaat de 30V mosfet die er inzit helemaal aan gort bij de 50V die hij voor z'n kiezen krijgt als ie probeert de laadstroom te onderbreken.

Voor zover ik begrepen heb, heeft tesla het wel gewoon zo geimplementeerd. Met dien verstande dat het "whoa dimmen met laden" niet met een "locale" mosfet opgelost wordt, maar centraal wordt doorgegeven via een optisch geisoleerde uitgang.

[Bericht gewijzigd door rew op vrijdag 3 februari 2017 22:48:17 (21%)]

Op 3 februari 2017 22:45:52 schreef rew:
[...]Dat kan dus niet. Als dan module 23 gaat roepen: "Hey ik kan effe niet meer hebben, effe dimmen met dat laden", dan gaat de 30V mosfet die er inzit helemaal aan gort bij de 50V die hij voor z'n kiezen krijgt als ie probeert de laadstroom te onderbreken.

Ik begrijp dit niet helemaal. Welke MOSFET? Van de BMS? Elke unit zou wordt vanuit 12V of iets meer worden geladen. Waar komt die 50V vandaan?

eerst ga je alles in serie laden en nu krijgen ze elk maar 12V.
hoe ga je die 12V maken? allemaal die 12V omvormers hebben ook verliezen. je gaat enorm veel energie erin steken en weinig terugkrijgen. het zal goedkoper zijn de energie van het net te gebruiken.

als 2de punt zie ik een probleem met de voedingsspanning. zo een accu varieert van 3.0 tot 4,2V.
162 in serie geschakelde cellen zullen dus van 486 tot 680V varieren. de meeste inverters kunnen dat wel aan, MAAR, stel dat jij 2000W verbruikt op de inverter.
als ze vol zijn levert elke cell 3A, maar naarmete ze leeg worden, moet ze meer en meer stroom gaan leveren.
probleem wordt dus het balanceren altijd. je hebt 162 cellen waar er opeens eentje zal roepen: ik ben leeg, stop ermee (BMS doet dat als de accu onder de 2,75V valt)
de rest zat misschien nog op 3.0V.
als je dan in serie gaat laden, zullen die van 3.0V snel vol zijn, en die van 2,75V nog niet. die ene cel zal bij de volgende ontlaadbeurt weer de eerste leeg zijn. doordat die nooit volgeladen wordt en altijd het meeste leeggetrokken, zal die cel het snelste verslijten.
stel dat je originele cellen 2,5Ah hebben, dan zal na een jaar die ene cel misschien nog maar 1,5Ah meer overhebben, en dat verschil zal erger en erger worden (gebeurt veel bij die fiets accus nu van 36V waardoor het pack dood lijkt omdat er 1 cel kapot is).

als fabrikanten het nog niet goed kunnen bij 36V, dan ga je het zelf niet beter doen op 600V. tesla maakt grote custom BMS systemen voor die grote accu.
zij garanderen trouwens dat hun auto accus na 8jaar nog steeds 75% van hun capaciteit hebben.
daar zitten dezelfde 18650 cellen in als in een laptop. mijn laptop heeft na 3jaar geen 10% meer over. ofwel is tesla heel zeker van hun stuk en hebben ze een verdomd goed BMS systeem, ofwel gaan ze binnen 8jaar onderuit

Op 4 februari 2017 08:07:59 schreef fcapri:
daar zitten dezelfde 18650 cellen in als in een laptop. mijn laptop heeft na 3jaar geen 10% meer over. ofwel is tesla heel zeker van hun stuk en hebben ze een verdomd goed BMS systeem, ofwel gaan ze binnen 8jaar onderuit

Dat middelste: ze hebben een verdomd goed BMS.

Dus onder andere met: een centrale bus waarmee ieder deel-BMS kan roepen dat het laden of ontladen wat hem betreft wat rustiger moet.

Maar dus ook: Actieve koeling. Stel: Jij parkeert een Tesla in de zon. De boel wordt warm. Normaliter kan een auto zomaar 60 graden worden. Maar meer dan 40 graden vinden die cellen niet leuk. De Tesla-BMS schud eea wakker: Hey, het wordt hier te warm! Dan gaat ie gewoon actief de boel koelen, ook al staat de auto stil. Beter om op de terugweg 2km minder range te hebben dan "voor altijd 1km minder range" op het hele accupack omdat alle cellen een knauw hebben gekregen van 3 uur in de zon staan bij 60 graden......

Stel, je hebt een 3S accu en een 3S BMS. Die is helemaal leeg (3V/cel) en moet weer vol. In theorie zet je er dan een stroom-gelimiteerde 12.6V op, en wacht je totdat de stroom onder de 0.05C gezakt is. Als die accu 3Ah is, dan wacht je dus totdat de stroom onder de 150mA gezakt is. Stel nu dat 1 van je cellen vrij snel al vol is: Terwijl de andere twee cellen nog 3.7V meten, is deze ene al 4.2V. Je BMS gaat nu balanceren: Hij gaat stroomtrekken uit de ene 4.2V cel, om de rest bij te trekken. Maar dat gaat maar langzaam: Er kan maar 150mA aan stroom "verspild" worden. Dus op een gegeven moment moet ie zeggen: Nu is het genoeg geweest:niet meer laden!

D'r zit een mosfet in het BMS, die de externe spanning van het pakket direct naar 12.6V laat stijgen, terwijl de cellen nog maar 11.6V samen zijn. Zo nu en dan laat ie een kleinbeetje stroom door zodat de lage-cellen nog bijgeladen kunnen worden, zodra de hoge-cel weer onder de veilige 4.25V is gekomen. (ontladen begint bij 4.20V, het en nu kappen met laden begint bij 4.25V zoiets is het ingesteld).

Goed. Tijdens de situatie met "en nu kappen", staat er in mijn voorbeeld 1V over de mosfet. Hij zal hier prima tegen kunnen. Ze zullen wel een 20- of 30V exemplaar gebruikt hebben.

Maar ga je dit nu doen met 150 cellen in serie, dan is als er 149 nog 3.7V zijn en er 1tje op 4.2V zit en "nu kappen!" roept, dan komt er ineens zo'n 75V over dat mosfetje te staan.... Daar is ie niet voor gemaakt.....

Op bijvoorbeeld de 10S BMS-en zie je vaak ook al optocouplers om vanuit het "cel-10-monitoring-circuit" naar de centrale sturing door te geven: "en nu kappen".

Dat moet dus "centraal" gebeuren, omdat je OOK niet 150 individuele 600V mosfets in je laad-ontlaad circuit wilt hebben.

[Bericht gewijzigd door rew op zaterdag 4 februari 2017 09:46:11 (10%)]

Dank voor jullie uitgebreide antwoorden, ik leer snel bij over de laad en onderhoudsproblemen van li-ion.

Ik begrijp dat BMS iets anders is dan balanceren, daar kan ik op eBay ook verschillende (goedkope = niet altijd goed natuurlijk) oplossingen voor vinden.

Het systeem dat ik mij voorstelde is misschien niet helemaal duidelijk: bij ontladen stel ik me 162 cellen in serie voor, dit zijn 54 units van 3 cellen, die met (bv.) relais in één keten zijn verbonden. Voor het laadcircuit zou je dan de 54 units allemaal apárt (relais open) uit het net kunnen laden (+ balanceren). Geschakelde voedingen uiteraard en alles gestuurd en bewaakt door een microprocessor.

Toch is het best mogelijk dat dit geheel ernstige consequenties heeft voor de efficientie van het systeem, maar hoeveel? En is het een sluitend verhaal?

Ik vraag me inderdaad met @fcapri af hoe de inverter de Li-ion keten gaat zien: trekt hij maximaal stroom uit de keten (kunnen cellen daar tegen) of is dat te regelen? Het laadproces, met alle 54 units gescheiden lijkt wat complex, maar aan de andere kant heel hanteerbaar.

Zowel voor laden als voor ontladen, als het om wat hogere vermogens gaat, wordt het gunstig om hogere spanningen te gebruiken en dus in serie schakeling te blijven.

STEL, jij hebt een zonnepaneel. Je hebt je installatie zodanig uitgebreid met accus dat je off-grid kan. Dat wil zeggen dat je gedurende zeg 6 uur dat het effectief licht is in de winter je accus zo ver op moet kunnen laden om de rest van de dag te kunnen werken. Gebruik je 3000kWh/jaar, dan moet er dus in die 6h zo'n 8kWh in. Kortom, zo'n 1.2kW. Bij 600V gaat het om 2A, bij 12V gaat het om 100A. Wat is er nu makkelijker te behappen?

Plus... veel componenten zien er vanaf een afstandje "ideaal" uit. Die gedragen zich in de praktijk zoals hun theoretische maatje. Maar ga je dit soort dingen doen, dan gaan er dingen meespelen die je niet verwacht. Relais hebben vaak een contact weerstand van rond de 0.1 Ohm (max). Als het er 1 is dan is dat verwaarloosbaar. Maar zet je er vijftig in serie, dan kan het aantikken.

Daarnaast is het over het algemeen gebruikelijk dat je laden en ontladen tegelijk kan doen. dwz, als je laad-stroom meer is dan je ontlaad-stroom, dan gebruikt de belasting all zijn stroom direct uuit de lader, geen verliezen in het opslaan in de accu. En als de ontlaadstroom meer is dan de laadstroom zal de accu bijspringen en het verschil leveren. Alles wat niet via de accu moet is efficienter: niet heen-en-terug naar chemisch opgeslagen.

@rew Misschien heb je wel gelijk, maar ik zou niet weten hoe ik het laadproces direct vanuit de zonnepanelen zou kunnen realiseren. Die produceren een varierende hoogspanning, dus dan kan een BMS de zaak snel platleggen, of de zonnepanelen zakken te ver onder de gewenste laadspanning voor de serie Li-ion cellen.
Daarnaast moet ook (af en toe, zo begrijp ik van @fcapri) een balans laadcyclus worden verricht en dat kan ook niet in de grote serie (tenminste ik zie niet hoe).

Toch even nog een rekensommetje met de verschillende gegevens:

Fronius Solar Battery 4.5kWh kost 6000 euro

162 cellen 3Ah (dus 10Wh/st) leveren 1.62 kWh en kosten +/- 810 euro, dus drie serie strengen 2430 euro.
3 x 54 charger / BMS a 1.80 = 291
3 x 54 5V relais 30A a 2.10 = 340

En dan houd ik inderdaad nog geen rekening met de 100A 12V voedingen, en de balancing problemen. Hmm, kant en klaar is misschien wel zo gemakkelijk. Maar .. hoe zouden zij het technisch opgelost hebben ....?

Ik moet toch nog even een plaatje kwijt dat lijkt op wat ik voorstelde:

http://www.ebay.com/itm/US-power-Ion-Lithium-Battery-Charger-Adapter-L…

zulke voedingen gaan echt niet lang meegaan. die zou ik niet durven gebruiken op een accupack met 162 cellen die graag boem zeggen.
vergeet niet, als 1 cel onstabiel wordt, kan heel het pak ontbranden door de hitte van die ene cel

[Bericht gewijzigd door fcapri op zondag 5 februari 2017 07:11:03 (69%)]

Op 4 februari 2017 23:16:20 schreef GdV:
dus drie serie strengen 2430 euro.
3 x 54 charger / BMS a 1.80 = 291
3 x 54 5V relais 30A a 2.10 = 340

Als je cellen bij installatie parallel zet, hoef je ze niet meer los te halen. Die mag je onder 1 BMS en met 1 lader laden.

Ik heb 300 euro per 1.5kWh betaald. Dus jou 800 is nog aan de hoge kant. Tesla beweert dat het 200 euro per kWh kost (*), maar zij kopen meer dan ik. Een vriendje van me reviseert fietsaccus en beweert ook in te kopen op 300 euro per 1 of anderhalve kWh.

(*) Verrek, da's hetzelfde!

@fcapri misschien zitten er wel brandblussers in de kast.

@rew Ah, fietsaccu's: ik heb er inderdaad 2 die revisie nodig hebben. Weet je misschien hoe ik Sparta ion accus moet openen? Is het een beetje te doen om daar de Li-ion cellen te vervangen? Dat is misschien een veel beter project in dit verband ....

Wat ik van Sparta fietsaccus weet is dat ze lastig zijn. Diverse onderdelen van die fiets weten dat ze bij mekaar horen. Dus als mijn vader en z'n vrouw twee (vrijwel) identieke sparta's kopen, kan hij niet weg met HAAR accu als de zijne net leeg is en de hare niet. (Dit doet ie nu met een ander merk wel).

Idem was er iets met dat de elektronica bijhoudt: deze accu is shit, je mag hem niet meer verder ontladen dan <veel te weinig>. En de electronica kan op het standje: "power is er af geweest nu weet ik het niet meer. Voor de veiligheid doe ik niets meer".

Dit soort dingen kunnen spelen, of dat ook allemaal speelt, weet ik niet precies.