18650 per cell afzekeren

Goede dag, ik wil een Li-ion 18650 pack met 7S/8P BMS (24v) gaan bouwen.
De cellen zijn 3450mah.

Welke diameter koperdraad of nikkeldraad (puntlassen) kan ik hiervoor het best gebruiken, om zo elke cell af te zekeren. Als dan 1 van de 8 cellen wegvalt blijft er nog steeds 24v over.

Hoe reken je die zekeringdraad uit?

Alvast bedankt.

Bedoel je dat je elk van de 56 cellen afzonderlijk wilt zekeren? En dat dan door een passende dikte draad naar elke cel?

Of er is hier wat misverstand over de gebruikte terminologie, of hetgeen wat je in gedachten hebt is op z'n minst wat onlogisch. In ieder geval ongebruikelijk.

Tussen parallel geschakelde cellen loopt praktisch geen stroom, die zitten immers allemaal op dezelfde spanning. Wel stroom van elke cel op weg naar de volgende groep in serie. 2 dingen kunnen wel voorkomen:

  • Een van de cellen wordt slechter, kleinere capaciteit, hogere inwendige weerstand etc. Dat zorgt er simpelweg voor dat resterende cellen een groter deel v/h werk voor hun rekening nemen.
  • Een van de cellen gaat lek, dit levert gewoon verlies (warmte productie) op.

Deze effecten zorgen voor een onbalans tussen de in serie geschakeld groepen. Dat is waar een BMS om de hoek komt kijken, om dat in de gaten te houden & evt. in te grijpen. Als die effecten klein genoeg zijn, merk je er niks van. Als 1 cel 'dienst weigert', is het effect hetzelfde als dat je die cel uit het accupack trekt. Als een cel hard genoeg lekt, dumpen alle parallel geschakelde cellen (hier: de overige 6 of 7) hun energie in het lekke exemplaar, wordt die heet, en zou de temperatuur beveiliging van een accupack in moeten grijpen. Dus het is wel zaak dat temperatuur sensor(s) op goed gekozen locaties in een accupack geplaatst worden.

Voor de groepen cellen in serie: daar loopt overal dezelfde stroom door. Dus die hoef je maar op 1 punt te zekeren of af te schakelen om het hele pack stroomloos te zetten. Of je dat aan een BMS overlaat, of daarnaast nog extra zekering(en) inzet, kun je zelf bepalen. Wel moet een BMS de de spanning over alle individuele cellen (lees: die over de groepen parallel geschakelde cellen) kunnen meten. Liefst ook nog met de mogelijkheid tijdens laden aan zgn. "balancing" te doen (om de lading tussen de groepen zoveel mogelijk gelijk te trekken).

Dikte van onderlinge verbindingen kies je zodanig dat bij normaal gebruik de verliezen daarin minimaal zijn. Uitrekenen, of materiaal gebruiken wat gangbaar is voor vergelijkbare accupacks. Die onderlinge verbindingen dienen niet als zekering... |:(

Op 11 augustus 2019 22:39:14 schreef RetroTechie:
Bedoel je dat je elk van de 56 cellen afzonderlijk wilt zekeren? En dat dan door een passende dikte draad naar elke cel?

Of er is hier wat misverstand over de gebruikte terminologie, of hetgeen wat je in gedachten hebt is op z'n minst wat onlogisch. In ieder geval ongebruikelijk.

Afzekeren per cel wordt toch gedaan hoor. Iedere Tesla auto wordt zo gebouwd. Letterlijk al miljarden cellen. Dus het is zelfs zeer gebruikelijk.

Om zélf fusible links te bouwen, moet je het gedrag van je pack veel te goed kennen, vooral thermisch. Ik raad je af om dat zelf te proberen, ook al omdat je het chemische gedrag van je cel niet kent.

Op 11 augustus 2019 21:53:37 schreef kilzone:
Goede dag, ik wil een Li-ion 18650 pack met 7S/8P BMS (24v) gaan bouwen.
De cellen zijn 3450mah.

Nou. Dat zijn echt wel extreem goede exemplaren dan. Die kan je quasi niet te pakken krijgen als particulier.

Welke diameter koperdraad of nikkeldraad (puntlassen) kan ik hiervoor het best gebruiken, om zo elke cell af te zekeren. Als dan 1 van de 8 cellen wegvalt blijft er nog steeds 24v over.

Een kortsluiting krijg je zelden als je de celspanning bij het laden respecteert. Ik denk dus dat je er helemaal niks aan hebt.

Hoe reken je die zekeringdraad uit?

Begin er niet aan, en het heeft ook geen nut.

Suffering from wiseass oneliner blackout

Op 12 augustus 2019 05:50:09 schreef Bert_mc:
Nou. Dat zijn echt wel extreem goede exemplaren dan. Die kan je quasi niet te pakken krijgen als particulier.

Mwah. Zo heel moeilijk is dat niet hoor.

Op 12 augustus 2019 05:50:09 schreef Bert_mc:
Een kortsluiting krijg je zelden als je de celspanning bij het laden respecteert. Ik denk dus dat je er helemaal niks aan hebt.

De "plotseling kortsluiting terwijl we ons aan de regels houden" is WEL voorgekomen bij de B787 startaccu. Dat waren productiefouten. Je mag er van uitgaan dat Samsung de boel enigszins beter onder controle heeft dan die halfgare japanse fabriek dieboeing gebruikte. Anderzijds, wiens telefoons ploften nu ook al weer spontaan?

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Maar als ik een 7S 8p pakket wil maken, hoe is dit safe te maken? Iemand een tekeningetje?

Uiteraad met BMS en Spacers en geschikte lader.

Alvast bedankt.

Op 12 augustus 2019 07:21:21 schreef rew:
[...]Mwah. Zo heel moeilijk is dat niet hoor.

OK. Ik geef je gelijk. Met SoC buffers haal je dat uiteraard niet, maar als levensduur niet van belang is en de ontlaadstroom weinig kan het wel een paar keer.

[...]De "plotseling kortsluiting terwijl we ons aan de regels houden" is WEL voorgekomen bij de B787 startaccu. Dat waren productiefouten. Je mag er van uitgaan dat Samsung de boel enigszins beter onder controle heeft dan die halfgare japanse fabriek dieboeing gebruikte.[/quote]

Yuasa is helemaal geen prutsmerk, komaan.

Maar cellen apart afzekeren had ook hier niks uitgemaakt.

Anderzijds, wiens telefoons ploften nu ook al weer spontaan?

Allemaal en geen enkele. Het risico is nog steeds ontzettend klein. Het grootste schandaal was met SDI (Samsung) batterijen, maar net als met het probleem met de Sony cellen van een jaar of tien geleden had een zekering daar nul komma nul aan kunnen doen.

Suffering from wiseass oneliner blackout

Op 12 augustus 2019 07:44:34 schreef kilzone:
Maar als ik een 7S 8p pakket wil maken, hoe is dit safe te maken? Iemand een tekeningetje?

Uiteraad met BMS en Spacers en geschikte lader.

Alvast bedankt.

De vraag is hoe veilig, en wat voor probleem ben je bereid te aanvaarden. Schade? Schade en rook? Trage Brand? P

er cel zekeren hoef je al niet te doen. Ze niet overladen (en niet overontladen, en niet teveel aan schokken blootstellen, en niet laden bij vrieskou, en niet te snel laden en ontladen) is veel belangrijker.

De kans dat je de cel schade toebrengt door klunzig te puntlassen is ook niet nul.

Een goed BMS, laadsysteem en mechanische behandeling is je uitgangspunt, ervan uitgegaan dat je cellen ook deugen.

Suffering from wiseass oneliner blackout

Op 12 augustus 2019 07:55:43 schreef Bert_mc:
[...]

De vraag is hoe veilig, en wat voor probleem ben je bereid te aanvaarden. Schade? Schade en rook? Trage Brand? P

er cel zekeren hoef je al niet te doen. Ze niet overladen (en niet overontladen, en niet teveel aan schokken blootstellen, en niet laden bij vrieskou, en niet te snel laden en ontladen) is veel belangrijker.

De kans dat je de cel schade toebrengt door klunzig te puntlassen is ook niet nul.

Een goed BMS, laadsysteem en mechanische behandeling is je uitgangspunt, ervan uitgegaan dat je cellen ook deugen.

Snap ik, de cellen die gebruik zijn Nieuwe Panasonic Cellen via Nkon.
Water en schokbestendige BMS, 2A Li-ion lader 29,4v en een aantal Thermische zekeringen in het laad/ontlaad circuit.

Is de reden dat veel elke zekering zekeren vanwege dat ze gebruikte cellen gebruiken en geen BMS gebruiken?

Op 12 augustus 2019 08:04:09 schreef kilzone:
Is de reden dat veel elke zekering zekeren vanwege dat ze gebruikte cellen gebruiken en geen BMS gebruiken?

Zekeringen zekeren? Lijkt me een beetje overdreven...

Als "veel" mensen elke cel zekeren kun je in dit geval concluderen dat "veel" beunhazen niet weten wat ze doen. Er zijn maar weinig failure modes waarbij dergelijke zekeringen nuttig zouden zijn.

Geen BMS gebruiken (of op zijn minst een lader die kan balanceren) is echt een slecht idee, zeker als je verschillende cellen met een verschillende geschiedenis gebruikt.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

het heeft nut als die ene cell kapot gaat, en de rest van het pack er enorme stromen in wil rammen. en een slechte cel heb je al snel. mechanische beschadiging, kortsluiting of defect door een slechte puntlas...
dan brand de zekering door van die cel, en blijft het pack verder werken zonder dat de hele boel in de fikt vliegt.

ik overweeg ook al om mijn cellen apart te zekeren, ik heb daarvoor kleine glaszekering in draad gekocht
https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1oISFcwDD8KJjy0Fdq6AjvXXar/1000pcs-Lot-3-10mm-1A-Axial-Fast-Glass-Fuse-With-Lead-Wire-3-10-1A.jpg_640x640.jpg

bij kleine packs is het niet nuttig, bij packs met 50 of meer cellen parallel zou ik het wel doen. het is niet de cel zekering tegen overstroom uit de cell, maar het beschermen dat de rest er geen hoge stroom inramt bij defect.

een EV module van tesla bestaat uit 444cellen (22.8V, 232Ah) waarvan ze in 6S74P staan.
en zo zitten er een aantal in een tesla auto.
https://www.evwest.com/catalog/images/thumbs/def/display/products/tesla-model-s-lithium-ion-18650-ev-module-22-8-volt-5-3-kwh.jpg
ik dacht dat een tesla een 8000tal batterijen had. stel nu dat er bij de productie van de batterijen, er altijd 0.01% slecht zijn, dan is er kans dat er 1 slechte per auto zit (0.8 om precies te zijn).

het kan al wel lonen om elke cell met zo een 'dun' draadje te verbinden. gaat die ene slechte kapot (kortsluiting), dan heeft die 73 parallel broertjes die hem gaan helpen om af te koppelen uit het pack

ik hou van werken ..., ik kan er uren naar kijken

Ik vraag mij af hoe je met die glaszekeringen alle cellen gaat verbinden.

Veronderstel in dit geval (7s8p) dat je 8 batterijen in parallel wilt zetten, hoe ga je die glaszekeringen plaatsen zodat je elke cel kunt beveiligen?
En ben je dan zeker dat, als het mis gaat, dat die ene cel uitgeschakeld is?

Of stel ik mij dat verkeerd voor?

edit: sorry ik heb het al door, een gemeenschappelijke afvoer met per cel een zekering. Ik dacht nog aan een matrixverbinding..

LDmicro user.

Zoals reeds meerdere malen door anderen en mezelf gezegd, er zijn weinig foutcondities waarbij de impedantie van de cel drastisch en ongecontroleerd naar beneden gaat, en de meeste daarvan kunnen alleen optreden bij het snelladen op het scherp van de snee.

Zonder de voorwaarde van een inklappende impedantie KAN een overstroomconditie niet optreden en kan de zekering zijn werk niet doen. Een kapotte cel leidt bijna altijd tot verhoogde impedantie, en dan ben je helemaal niks met je zekering. Er "stroom in rammen" kan niet, want veel cellen staan in parallel, en een spanningsverhoging boven 4.2V kan dus niet.

Daarenboven, die zeldzame conditie waarbij er dendrites vormen, of een vuiltje doorslag geeft, ben je nog niks met een cel die zichzelf afschakelt van het pack, want ze kan helemaal op zichzelf ontbranden.

Suffering from wiseass oneliner blackout

@fcapri: bij een volle sluiting gaat de eigen lading in die cel hem alsnog in brand steken, daar doe je niets aan. Daarbij is het bij een failure mode die geen volle sluiting is alsnog mogelijk dat er genoeg stroom gaat lopen om de cel heet te stoken (stroom * celspanning = significant vermogen), terwijl dat niet genoeg is om de zekering aan te spreken.

Je zou elke cel een thermische zekering kunnen geven, maar omdat die aan de buitenkant zit moet die aanspreken lang voordat de thermal runaway begint.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

maar het met mekaar verbinden met zelfbouw puntlasapparaten, of vaak solderen, kan al genoeg zijn om een cell te beschadigen.
dan nog kan het gebeuren dat een cell fysiek beschadigd wordt, en al helemaal bij open zelfbouwprojecten. deze cellen zitten vaak in drones, ebikes, hooverboards,.....

en dan zijn er voldoende broertjes parallel om wel stroom in die kapotte cell te steken.
het kan zelf ook gewoon een menselijke fout zijn door kortsluiting te maken over 1 cell. de zekering knalt en de kortsluiting blijft bij 1cell en niet bij 20P cellen

brand zal er altijd zijn, maar de stroom die vloeit zijn in beperken kunnen blijven om het bij 1 cell te houden

ik hou van werken ..., ik kan er uren naar kijken

Op 12 augustus 2019 07:49:29 schreef Bert_mc:
Yuasa is helemaal geen prutsmerk, komaan.

Toen de NTSB op bezoek kwam om te kijken hoe accus gemaakt werden zagen ze vonken van het puntlas station op de half-fabrikaat nog-niet-opgerolde elektroden springen. Tja, dat noem ik prutswerk. Ongeacht of de fabriek een naam heeft.

Maar cellen apart afzekeren had ook hier niks uitgemaakt.

Het is maar hoe je het bekijkt. De Boeing accu is een 1.5kWh 12C accu. Als je die opbouwt als 8S25P met 18560 cellen (van rond de 1.8-2.0Ah wegens dat ze hoge-C-rating moeten hebben), dan was het met "iedere cel op 30A afzekeren zeker een non-event geweest als er 1 in kortsluiting was gegaan. Nu had je dus een nominale 2.2kW van de rest van de cel die ineens beschikbaar is om "spektakel" te maken.... (Met overbelasting door de kortsluiting en omdat de stroom NIET door de BMS gaat ga je een ongecontroleerde ontlading van zeker 4-8kW zien.... En dan heb je de poppen aan het dansen.

Op 12 augustus 2019 10:04:56 schreef Bert_mc:
Daarenboven, die zeldzame conditie waarbij er dendrites vormen, of een vuiltje doorslag geeft, ben je nog niks met een cel die zichzelf afschakelt van het pack, want ze kan helemaal op zichzelf ontbranden.

Er zit wel een orde-van-grootte verschil in hoe erg het probleem kan zijn in de vorm van af te voeren warmte.

De onderhavige accu is 700Wh. Haast een halve boeing start-accu! Maar ik mag aannemen dat "normaal gebruik" hier 0.5C belasting is, en niet de 12C van boeing.

Op 12 augustus 2019 10:04:56 schreef Bert_mc:
Er "stroom in rammen" kan niet, want veel cellen staan in parallel, en een spanningsverhoging boven 4.2V kan dus niet.

Het gaat om de situatie zoals bij boeing waarbij kortsluiting in 1 cel niet de impedantie maar de SPANNING ineens richting nul doet zakken. Dan kan de rest van het pack ineens een enorm vermogen die ene cel in duwen.

Nog even waarom die zekering wel nut heeft:

Stel je krijgt een kortsluiting in 1 cel. Als de spanning in die cel dan ineens echt nul word, dan wordt alle energie van die ene cel ineens in warmte omgezet. Laat dat 3.4Ah * 3.7V = 12.5Wh zijn. In een 8P pack zonder zekeringen is dat ineens 100Wh van het hele cel-niveau wat vrij komt. Als de boel een kans heeft om niet een ketting reactie te veroorazaken dan is die kans toch veel groter als het "maar" om 12.5Wh gaat ten opzichte van het geval dat het om 100Wh gaat?

Bij een tesla is iedere cel thermisch verbonden met het koelsysteem. Mocht er ineens 12 of 25 Wh aan energie vrijkomen, dan pakt het koelsysteem dat op en klaar. 100Wh of nog meer in het geval van tesla wordt dan al trickier om op te vangen.

Ondanks dat ik kan uitleggen waarom het nut heeft, blijf ik van mening dat zo'n 700Wh accu nog aan de kleine kant is om deze maatregelen te moeten nemen.

[Bericht gewijzigd door rew op 12 augustus 2019 10:34:02 (30%)]

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
subsonik

Golden Member

Ik vind het helemaal geen dom idee om elke cel apart te zekeren in een zelfbouw-pack. Sterker nog: ik doe het zelf ook. Ik gebruik axiale draadzekeringen. Dat lijkt me wat beter gecontroleerd dan een stukje draad wat moet doorsmelten.

Akkoord dat er weinig failure modes van de cel zelf zijn waar het nut kan hebben. Hoewel ik al eens thermal runaway meegemaakt heb bij langzaam laden van 2 parallelle 18650's uit een oud laptop pack, de ene cel begon zijn energie in de andere te dumpen... leerzaam!

Inderdaad, bij cel failure brandt die ene cel toch wel uit, individueel afgezekerd of niet. Maar ik beperk het liever tot die ene cel. Een openbaar gebouw wordt ook gecompartimenteerd tegen brand, niet om brand te voorkomen, maar om uitbreiding te voorkomen.

Bij een zelfbouw pack lijken mij trouwens vooral mechanische invloeden gevaarlijk: een verbinding die loskomt, een aanraking met metaal waar het niet hoort, ... een ongelukje is snel gebeurd en wat zekeringen kunnen veel miserie voorkomen. Better safe than sorry!

Ik heb wel eens custom prismatische cellen gezien waarbij elke cel een zekering had, die ook werd aangesproken door een overdruk ventiel; die drukte de zekering, die uit een strip folie bestond, tegen een scherpe pin waarbij er aan die folie getrokken wordt.

Ik ben met anderen eens dat het op zich geen slecht idee is, maar het maakt de mechanische constructie ingewikkelder en waarschijnlijk minder betrouwbaar dan de gebruikelijke strips direct op de cellen.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
Thevel

Golden Member

Op 12 augustus 2019 07:44:34 schreef kilzone:
Maar als ik een 7S 8p pakket wil maken, hoe is dit safe te maken?

Er zijn ook 18650 cellen te koop met een ingebouwd protectie printje, de cel is dan beveiligd tegen overladen, te diep ontladen en sluiting.
De cel is wel een paar mm langer dan een normale 18650 cel.

Op 12 augustus 2019 10:48:16 schreef subsonik:
Bij een zelfbouw pack lijken mij trouwens vooral mechanische invloeden gevaarlijk: een verbinding die loskomt, een aanraking met metaal waar het niet hoort, ... een ongelukje is snel gebeurd en wat zekeringen kunnen veel miserie voorkomen. Better safe than sorry!

Bij het uit elkaar halen van een laptop accu heb ik zoiets ook wel eens gehad: isolatie aan de bovenkant raakte iets beschadigd, metaal eronder (de 'can', aan de min) maakte via schroevendraaier, telefoontang oid. contact met de verbindingsstrip tussen de cellen (+). De metalen delen zitten letterlijk tegen elkaar, met alleen een flinterdun laagje kunststof folie ertussen. Weinig voor nodig om daar doorheen te prikken.

Gaf een goeie vonk, omdat ik m'n aandacht erbij had (zoals het hoort bij dit soort werkjes :p ) maar een fractie van een seconde, niks aan de hand.

Maar idd. dit soort oepsjes zitten in een klein hoekje. En met meer cellen parallel (of externe verbindingen v/e accupack) kunnen kortsluitstroom & vermogen snel oplopen.

Nog wat interessant leesvoer, oa. over de Current Interrupt Device die in elke fatsoenlijke 18650 aanwezig zou moeten zijn: (en iets over draden als zekering gebruiken)

https://www.electricbike.com/inside-18650-cell/

je ziet ook wel dat grote fabrikanten van accupacks met liion 18650 cellen wel hebben geleerd van de constructies met koper strips op de kop met puntlassen, die cellen gaan lekken waardoor de dunne plastic ring wegvreet en je een kortsluiting krijgt waar de strip over de buitenmantel loopt. de nieuwere versies hebben dan ook een celscheider die eerst over de + van de cel heen valt, er zit dan 2mm tussen koppelstrips en buitenmantel van de cel.

waar rook was, werkt nu iets niet meer