Uitval 18650 batterijen

bij het vervangen van een enkele of 2 cellen, dien je idd goed op de klemspanning te letten. ik laad na vervanging dan ook de originele cellen die gelijk meten vaak met 2 labovoedingen op,( als je 2 cellen middenin t pack vervangt bijv ) en de nieuwe cellen ook met 1 voeding zodat ze gelijk eindigen. het nadeel is vaak de verloren capaciteit, die weet je pas na het pack te ontladen. uit de voorraad neem ik doorgaans een cel met ongeveer dezelfde leeftijd, een cel die 5 jaar jonger is als de rest die al tig cycli heeft gehad zal dan nog 1/6 vol zijn als de rest al leeg is. ook de Ri kan problemen geven, pack lijkt dan leeg door die 2 vervangen cellen. daar heb ik een tester voor die 18A uit een paartje 18650 trekt, de klemspanning na 5 sec belasten, moeten andere paartjes in het pack ook ongeveer hebben. soms zie je dan dat 1 paar veel slechter als de rest is, daar is dan ook 1 cel van stuk. op de packs heb ik de actuele capaciteit gezet, de packs die al 1,5-1,8Ah kwijt zijn gaan in lichte verbruikers als de zaklamp en radio, de rest welke nog 2+ Ah is kan in de stroomvreters worden gebruikt..

Op 23 oktober 2018 11:51:43 schreef Kruimel:
Als je ze dan vervolgens in serie zet en afschakelt op de slechtst presterende cel (dus in een 13S pack niet afschakelen op 39V, maar op 3V van de laagste cel) dan zou je na het opnieuw opladen de cellen weer exact in balans moeten hebben zonder vereffening zelfs al verschillen ze in capaciteit. Dit moet redelijk lang goed kunnen gaan, slechts de zelfontlading kan dit uit balans brengen en een vereffening zou wat mij betreft alleen sporadisch nodig moeten zijn, en bij voorkeur moeten worden gedaan door een lader die daarvoor bedoeld is en niet een stelletje kinderachtige SMD weerstanden.

als je 5 cellen hebt waarbij de zwaktste telkens van 4,2V naar 3,0V wordt getrokken en de overige 4 slechts van 4,2V naar 3,4V, dan zal die eerste zowieso veel sneller slijten dan de rest omdat die meer cycli doet.
normaal gaat een cel een 500tal laadbeurten van 100% aankunnen.
die andere 4 gaan slechts 75% per keer doen, dus na 500keer zijn die niet versleten. zij hebben eigenlijk maar 375 complete ontladingen gehad (500x 75% = 375x100%).
dus je accupack wordt zowieso slechter en slechter omdat die ene cel te zwak is

Klopt, maar ik neem aan dat het de TS niet ging om een accupack dat na 500 cycli terug is gekomen. Ik snap dat hij sneller zal slijten als hij verder leeggetrokken wordt (je zegt "meer cycli", maar volgens mij bedoel je "diepere cycli"), maar dit is nog steeds 'the best case scenario' als je als gegeven neemt dat er variaties zitten in cellen. Ik ga er hier wel van uit dat je bij het uitschakelen de laagste batterijspanning neemt als triggerpunt, en dat lijkt hier ook niet te zijn gebeurd (anders zouden er nooit cellen met 0V terugkomen). Tevens voorkomt dit dat er een cel overladen zal worden doordat de laadtoestand bij de 'end of charge' nog niet rechtgetrokken is. Het lijkt mij dat er hier packs terug gekomen zijn die niet beveiligd zijn geweest tegen ompolen van losse cellen bij het ontladen. Als je 13 cellen in serie hebt moet je wel een BMS hebben die rekening houdt met meerdere 'failure modes' en tijdig afschakelt.

idd, de BMS doet zijn werk niet. als een cel op 2,5V komt, had het pack moeten uitschakelen. en dan kan je nooit een 0V cel hebben.

de enige manier dat je dat kan hebben, is een cel die intern een sluiting krijgt (gebeurt als ze te diep ontladen worden). dan kan je effectief een 0V cel hebben.
Als je daarbij dan een pack hebt met een aantal parallel broertjes, dan wordt die kortgesloten cel gewoon gebakken.
dit zie je dan direct aan isolatie die verkleurd is en vaak een roeste cel

de bms kan er niks aan doen bij packs die geen beveiliging hebben tegen diepontladen. vandaar dat de nieuwe accu's wel een diepontlading beveiliging hebben, want er is volk wat consequent de accu's te ver leegtrekt waardoor de cellen stuk gaan. dat checkt een verkoper ook wel bij een garantiegeval, dat kan men uit de bms halen..

een cel uit een paartje die nog "goed" is omdat de andere lek is of in sluiting ligt kun je doorgaans wegmikken. als er nog lading in gaat dan is de capaciteit sterk afgenomen of de zelfontlading is hoog geworden.

dergelijke cellen kun je met 9A proberen te laden, maar boven de 1,5V krijg je ze niet meer, interne sluiting.

Eigenlijk had ik in een BMS een beveiliging tegen diepontladen gedacht, bij mij staat de 'M' in BMS voor 'management' en niet voor 'monitoring'. Er zitten toch 2 MOSFETs op die module? Ik dacht 1 tegen te ver opladen, en 1 tegen te ver ontladen. Maar dat weten we verder niet, want er is geen bruikbare handleiding bij zo een Chinese module.

Hierbij een datasheet van de BMS die waar het bijvoorbeeld een keer mis ging.
Ik heb er niet voldoende verstand van om te bepalen of deze 'goed' is. Jullie..?

Ik ga nu weer een serie packs maken, met schakeling 10S20P.
Waar bijvoorbeeld alle plussen bij elkaar komen aan het einde van de serieschakeling zie ik sommige ervoor kiezen om een zogenaamde 'tesla-fuse' in te bouwen. Simpelweg een draad die de parallelschakelingen tov elkaar beveiligd. De meesten die ik dit zie doen, doen het ook tussen de cellen in serie, maar dat is mijn inziens omdat ze geen lasmachine hebben, en dus moeten solderen.

Is mijn denkwijze correct, dat ik dit eigenlijk maar op één plaats in de schakeling nodig heb? Dus in dit geval, 20x?

Daarnaast lees ik dat ik er goed aan doe om te zorgen dat het pack in balans is, vóórdat de BMS wordt aangesloten. Wat is de beste manier om dit te doen? Ik lees met weerstanden, maar hoe bereken ik welke waarde..?

Thnx voor de hulp wederom!

Op 22 oktober 2018 17:15:51 schreef henri62:
In de BMS van de TS zitten TO220 fets zo te zien op de foto van alibaba.

Die zitten er in/op om de hoofdstroom van de belasting te kunnen schakelen. Dat heeft niets met het egaliseren te maken.

De belasting gaat uit als een cel-spanning te laag wordt.
De laad-aansluiting gaat los als een celspanning te hoog wordt.

Daar zijn die TO220's voor.

Edit:
In de PDF hierboven waarschijnlijk 4 voor de belasting en 4 voor het opladen, of een andere telt-op-tot-acht verhouding (met minder voor het laden dan voor het ontladen).

In de PDF wordt de egalisatiestroom 42mA genoemd. Waarschijnlijk een 100 ohm weerstand. dus 175mW aan vermogen wat in je weerstand gaat zitten.

De achterkant moet nog onderdelen opzitten. Van uitsluitend 8 TO220's en een current sense draad kan je geen BMS maken.

[Bericht gewijzigd door rew op vrijdag 26 oktober 2018 14:45:05 (33%)

Helaas weet ik niet waar je een goed BMS kan vinden, maar mijn ervaring met Chinese apparatuur is dat je het niet moet kopen als het 'mission critial' is. Uit deze specs kan ik weinig opmaken, maar bij packs als deze kan het nodig zijn ook een beetje met het laadapparaat te interfacen. In elk geval zal dit BMS niet voldoende zijn, want ik neem aan dat je dat 10S20P pack niet gaat op-/ontladen met 5/20A? In elk geval zou ik me ervan verzekeren dat er een bekend IC op zit waar je de datasheet van kan vinden. Lees om te begrijpen wat er voor grotere pack allemaal nodig is dit document van TI eens: 16-Channel Active Cell Balance Reference Design. Hier zit bijvoorbeeld een 14 bit ADC in, ik verwacht die niet in de BMS'sen van ome Ali, maar zitten daar niet voor niets in. De chip alleen is echter al $10 bij afname van 1000.

Ik heb geen idee wat je bedoelt met een "Tesla fuse", maar ik zou me niet blind staren op de oplossingen van Tesla. Het is niet per definitie rozegeur en maneschijn omdat en een gestileerde 'T' op staat. Het afzekeren van het pack als geheel is echter altijd wel een zinvolle optie. Ik zou er ergens een verzegelde zekering in stoppen om als secundaire beveiliging dienst te doen en eventueel misbruik van het pack vast te stellen. Het maakt inderdaad niet uit waar in de pack je de zekering plaatst, ik zou praktische overwegingen hier laten domineren.

Balanceren van de cellen bij de productie is wat mij betreft een heel belangrijke stap. Het eerste dat ik zou doen is een zwik charge analysers aanschaffen en alle binnenkomende cellen eerst daar in te steken. Een slecht exemplaar in je pack van 200 kan ertoe leiden dat het hele ding terugkomt. Zo een analyser geeft je informatie over de capaciteit, de interne weerstand en zorgt ervoor dat je cellen in ieder geval enigszins gelijk geladen zijn. De grootte van een balanceerweerstand is heel erg afhankelijk van de initiële lading van de cellen. In principe kan je ze straffeloos parallel schakelen als de laadtoestand precies gelijk is, maar 0,1V is al voldoende om een flinke stroom te doen vloeien (reken op een interne weerstand van ordegrootte 10-100mΩ voor een 18650 cel. In principe zou het domweg een paar uur parallel schakelen van de cellen die je later in serie wilt zetten voldoende moeten zijn om ze allemaal in dezelfde laadtoestand te brengen. Voeg 1Ω/V verschil in laadspanning als je niet de gelegenheid hebt gehad ze enigszins te laden (maar dat zou niet nodig moeten zijn) en wacht tot de spanningen geëgaliseerd zijn.

Eventueel kan je ook nog inversteren in het voorzien van serienummers voor de individuele packs om te kunnen traceren waar en wanneer je de cellen aangeschaft hebt en van wie. Een test voor ze de productie verlaten kan ook geen kwaad, zeker als het grote packs zijn. Daar zijn wel programmeerbare source-/sink voedingen voor verkrijgbaar. Ze kosten wat maar geven een schat aan informatie.

Wat je ook nodig hebt is een goede analyse van wat er nu mis is met de packs die teruggekomen zijn. Als er ergens een cel op 0V staat is er meer gebeurd dan alleen onbalans. Dan heeft je BMS waarschijnlijk ook gefaald. Trek het pack eens uit elkaar en kijk welke cellen er defect zijn (daar kan je 'battery analyser' ook weer van pas komen). Cellen die leeggeraakt zijn kunnen soms wel weer tot leven komen als je er een tijdje een beperkte stroom in steekt, en het is belangrijk om vast te stellen of het een losse cel was die het pack fataal geworden is of de hele parallele string. Vervolgens moet je testen wat de BMS doet als je er expres een ongebalanceerd pack aan verbindt en hem dan gaat laden/ontladen (je zou daar nu genoeg materiaal voor moeten hebben).

Dus, veel tekst en veel te doen. Misschien is niet alles nuttig voor je, maar dat zijn de dingen waar ik rekening mee zou houden/mee zou beginnen. Er zal wel het één en ander aan investeringen aan te pas moeten komen, hoe aannemelijk die voor je zijn ligt een beetje aan de schaal van de operaties en de mate van professionaliteit die je bedrijf er aan wil verbinden.

Bedankt voor je uitgebreide verhaal, hier kan ik wel wat mee!

Wat betreft de chinese BMS, ik begrijp dat dit niet alle parameters afdekt die belangrijk zijn, en zal hier dus in verder moeten kijken.

De 'tesla fuse' is een manier van beveiligen, en staat los van de 'eindzekering', waarvan de positie inderdaad niet zo belangrijk is. In plaats van het lassen van stips op de cellen, lassen zij een fuse-wire op de cellen, die naar de verbindplaat gaan. Op deze manier is iedere cel apart afgezekerd. Ik vraag me af of dit een must is, als je een goede bms hebt. Het spreekt mij meer aan om per string maar één fuse wire te plaatsen, om de parallelschakelingen af te zekeren. Mocht er in een string iets misgaan waardoor de stomen uit balans schieten, dan kunnen de fuses het pack snel uitschakelen. Klopt deze denkwijze..?

Zie voorbeeld fuses:
https://bit.ly/2Db7nRj

Wat betreft balanceren, klinkt goed. We kunnen de packs in elkaar zetten, en bijvoorbeeld een dag later de bms connecten en gaan laden. Vooraf meten we de cellen op honderste volts, hierin zitten (bijna) nooit verschillen.

Ook het analyseren bij eventuele terugkomst van packs zie ik wel als een must. Ik zou graag van tevoren de kennis hebben dat de packs mooi in balans de deur uitgaan bij ons, en in het geval ze terugkomen, ik kan analyseren wat er mis is en proberen te achterhalen hoe dit kan.

En ik ben het zeker eens dat er investeringen moeten worden gedaan, echter heb ik niet zo veel kennis van alle beschikbare middelen.

Ik kom wat 4 voudige 18650 chargers tegen op internet, maar dat is te kleinschalig. Het liefst zou ik per 50 stuks bijv willen werken.

Kun je me daar miscchien mee helpen, om aparatuur te kiezen..?

Bedankt weer!

Op 30 oktober 2018 10:32:26 schreef johannisvens:

De 'tesla fuse' is een manier van beveiligen, en staat los van de 'eindzekering', waarvan de positie inderdaad niet zo belangrijk is. In plaats van het lassen van stips op de cellen, lassen zij een fuse-wire op de cellen, die naar de verbindplaat gaan. Op deze manier is iedere cel apart afgezekerd. Ik vraag me af of dit een must is, als je een goede bms hebt. Het spreekt mij meer aan om per string maar één fuse wire te plaatsen, om de parallelschakelingen af te zekeren. Mocht er in een string iets misgaan waardoor de stomen uit balans schieten, dan kunnen de fuses het pack snel uitschakelen. Klopt deze denkwijze..?

de beveiliging met zo een fuse wire is om te voorkomen dat één defecte cell het hele pak onderuit haalt en brand veroorzaakt.
bij een tesla zitten grote blokken van li-ion packs parallel geschakeld.
1 zo een blok is een 74P6S. als er dan 1cel in sluiting gaat, en er staan 73broertjes klaar om daar veel stroom door te jagen, dan gaat die fuse werken

Wat mij betreft kan zo een afzekering geen kwaad, al heb ik het idee dat de problemen die je bij jouw afdeling ziet hieraan niet gerelateerd zijn. Verder vind ik het persoonlijk een risico om te solderen aan zo een batterij, en ik zou eerder een speciaal gevormde rail aan de batterij lassen. Het basisidee is echter niet gek, zeker als je meer dan een paar cellen in parallel hebt staan. Wat is het grootste aantal cellen dat je standaard parallel hebt staan in een pack? Het "stromen uit balans schieten" is meestal niet zo een plotseling probleem. Het is zoals fcapri zegt een extra zekering als er iets mis gaat met een enkele cel die in kortsluiting schiet. Hierbij denk ik eerder aan mechanische schade dan aan een aftakeling van de cel, maar beide is mogelijk (en het gevolg is uiteindelijk net zo onwenselijk).

Wat betreft de balancering zou je zonder balanceren hetzelfde effect kunnen behalen door ze allemaal met hetzelfde regime te laden, eerst CC, dan CV en dan rusten. Als dat voor elke cel op dezelfde wijze gedaan is zouden ze ook redelijk in balans moeten zijn en als de meting niet alleen een hoge resolutie heeft, maar ook nauwkeurig en precies is (lees het verschil hier) zal het zeker goed komen. Wat betreft het laden en het effect daarvan moet je dit artikel misschien even lezen: https://lygte-info.dk/info/Batteries2012Info%20UK.html. Het is best een goede samenvatting van het standaard laadregime dat voor verschillende batterijtypen geschikt is. Natuurlijk zou het het beste zijn als elke cel een laad/ontlaadcyclus zou hebben zodat je ook kan zien of de capaciteit gelijk (en voldoende) is.

Helaas ben ik niet heel goed thuis in de (semi-)industriële batterijlaadsystemen, dus dat is lastig, maar in dit soort gevallen kan een 'Source Measurement Unit' (SMU) wellicht goede diensten bewijzen. Het zijn typisch vrij prijzige apparaten, maar het is een goed uitgangspunt om vandaan te zoeken. Uiteindelijk zit je er wel even aan vast wat rond te zoeken en de telefoon even op te pakken en bij een aantal leveranciers te vragen wat voor oplossingen ze hebben voor grootschalige batterij meet- en testsystemen. Mocht je iets interessants hebben gevonden kan je dat natuurlijk hier delen en de meningen peilen.

Stond laatst op een beurs met een vertegenwoordiger van CN Rood te praten (geen belangen), zij kunnen misschien helpen. Die hebben meetapparatuur in het assortiment en leveren automatische testapparatuur. Ik kon zo snel geen details verkrijgen over je specifieke situatie (omdat ik daarvoor ook niet genoeg informatie uit mijn hoofd kende van je probleem), maar neem eens contact met ze op. Nooit geschoten is altijd mis natuurlijk.

Op 30 oktober 2018 10:32:26 schreef johannisvens:
Wat betreft de chinese BMS, ik begrijp dat dit niet alle parameters afdekt die belangrijk zijn, en zal hier dus in verder moeten kijken.

Je poneert hier een conclusie. Als je dan niet zegt WAT voor parameters jij ook nog belangrijk vind die dat ding niet afdekt, dan kan ik alleen maar voorzichtig ja knikken. Beargumenteren dat een parameter minder belangrijk is dan jij denkt of dat het ding die parameter WEL afdekt behoort niet tot de opties.