LFP (LiFePo) balanceren / laden

Waarde co-CO-ers,

Ik heb een kruimeldief waarvan de NiMh accu' s oud geworden zijn, en een stel lithium-ijzerfosfaat (LFP, of LiFePo) accu' s die daar een prima vervanging voor zouden kunnen zijn.

Nu zit ik een beetje met het opladen. De oorspronkelijke NiMh' s worden gewoon simpel in 14 uur geladen met 1/10C. 8.5V voeding, serieweerstand en een diode, meer is die lader niet.

Het ding is oorspronkelijk 4.8V, en met 1 LFP cel (3.2V) is het motortje niet sterk genoeg. 2 in serie lijkt goed te gaan (en eventueel kan ik dat PWM-en). Het moeten dus 2 cellen in serie worden.

Dat betekend dat ze gebalanceerd moeten worden. Als ik ze beiden in serie oplaadt met een bepaalde stroom, en ik zet een shuntregelaar parallel per accu, zou dat goed moeten gaan: de shuntregelaar laat dan stroom door waneer de cel waar deze parallel aan staat vol is (3,65V), zodat de andere cel die ermee in serie staat nog steeds laadstroom krijgt zonder dat de reeds volle cel doorgeladen wordt.

Nu is het probleem met mijn oplossing dat niet beide shuntregelaars op exact gelijke spanning gaan shunten. Ik vraag me af of ik daar dan niet meer kwaad dan goed mee doe? En de accu' s dus in onbalans breng door op 2 verschillende spanningen te shunten?

Om de accu' s te sparen en foutmarge te hebben, heb ik gekozen om 3,60V als "vol" grens aan te houden. Daar zou ik alsnog 3.65V van kunnen maken, mocht dit te laag zijn.

Ze ontlopen elkaar niet heel veel, de ene regelaar shunt bij 3,621V, de andere bij 3,588V.

Ik kan natuurlijk gewoon kijken hoe lang een-en-ander heel blijft, maar zou graag wat adviezen krijgen van mensen met meer ervaring met LFP accu' s.

De cellen die ik gebruik zijn van A123, de FS300030-001 APR18650M1A (waar ik geen gegevensblad meer van kan vinden online, maar met wat graven in mijn eigen archieven misschien nog wel - ze zijn over (NOS) van een project uit mijn studietijd, waarbij ze elk met een eigen lader geladen werden).

Schema dat ik bedacht heb (TL431 referentie/shunt/instelbare zener of hoe je het noemen wilt, met een BC327 en een loadweerstand om het "vermogen" te verstoken - het gaat om ongeveer 200 mA bij 3.65V):

Opbouw en meting:

Op zich een mooi scherpe knie bij 3,60V en trekt weinig stroom onder de 2.5V (Als de cel leeg is). Kan misschien beter, tips welkom!

opgebouwd op gaatjesprint, bovenkant, onderkant, en omdat ik er 2 nodig heb ook eentje op baantjesprint (Wat eigenlijk best handig uitkwam, hierbij)
spuitje is om soldeerspons makkelijk water te kunnen geven uit het flesje

Eluke.nl // Backwards Lightspeed Bus: i*i=-1, so iic=-c.

aanvulling in 2e post wegens meer dan 5 foto' s

Bureautest. want als ik het gelijk inbouw in de korreldeliquent krijgen we het "zelftappers in plastic kun je 1x vastschroeven en daarna wordt de schroefdraad steeds zwakker"-verhaal.
Beide cellen staan in serie, in de groene krimpkous aan de buitenkanten zitten 8A zekeringen (Cellen kunnen IIRC 30C continue leveren, 50C piek, en zijn 1.5 Ah. Maar zelfs als het 10C zou zijn is 8A peanuts voor deze LiFePo's). Beide kanten gezekerd ivm eventuele kortsluiting met de aftakking in het midden tussen de cellen. En alles in krimkous om dat te voorkomen. De printjes waar ik nog aan wil meten tijdelijk in plastic zakjes/bakjes, wordt ook krimpkous als het af is.

Resultaten bureautest: beide spanningen lopen dus uit elkaar, overigens ook beide referentiespanningen van de TL431' s, dus ik weet niet of ik voldoende win met 1% weerstandjes ipv 5%. Bovendien zitten beiden dus al binnen de 1% (0,036V) van 3,60V.

In hoeverre kunnen LiFePo' s eigenlijk tegen overladen? Ik vind overal dat ze "veiliger zijn dan LiIon", maar nergens getallen in termen van deel van de capaciteit waarmee je ze continue zou kunnen laden (zoals bij NiMh). Mogelijk ook omdat ze met CC/CV geladen moeten worden (itt NiMH), en dus een constante eindspanning ipv constante stroom. (Maar ik denk niet dat het vereffend als ik 7,3V zet over 2 LFP cellen waarvan eentje 3,50V en eentje 3,8V ipv de gewenste 3,65 elk: hoe zou dat moeten werken?)

tldr: Algemeen leesvoer en advies over het balanceren van LiFePo' s gezocht :) en een beetje Show Your Projects In Progress ;)

Eluke.nl // Backwards Lightspeed Bus: i*i=-1, so iic=-c.

Ja, dat is simpeler. Dank je! Toen ik er naar zocht, vond ik ze alleen voor Li-Ion. (Of per 10 stuks, bij ali)

Alsnog kan het ter lering ende vermaeck leuk zijn meer te weten over LiFePo' s, maar ik denk dat ik maar zo' n bordje ga bestellen. (Kan ik ter vergelijking ook wel aan meten, trouwens, binnen welke grenzen dat de cellen gelijk houdt).

Eluke.nl // Backwards Lightspeed Bus: i*i=-1, so iic=-c.

Hmm, ondanks "Charger" in de titel, is dat bordje zeker weten geen lader. Sterker nog, als ik het test lijkt het zelf niet zo' n beste "protection"...

Als ik het schema uitteken, zijn het 2 fetjes tussen B- en P-, aangestuurt door een chipje waar via weerstanden ook BM en B+, en B- rechtstreeks aan zitten. B+ en P+ zitten aan elkaar. Het chipje kan dus alleen B- losschakelen van P-, maar niet balanceren. Er is ook niks dat laadstroom zou kunnen meten of begrenzen. Dus waarschijnlijk geen lader, maar alleen een protectiebordje.

Nu word hetzelfde ding (HX-2S-01) ook verkocht voor Li-Ion met een heel andere eindspanning (4,25V vs de 3.65V van LiFePo4). Dus ik ben dan wel benieuwd waar ' ie afschakelt. Op de eindspanning van Li-Ion, of die van LiFe?

Dus, als belasting heb ik op P+ en P- een 470 Ohm weerstand aangesloten, en een voltmeter. Zo kan ik zien of de belasting word afgeschakeld.

B+ en B- aan een labvoeding, BM via een potmeter tussen deze 2. Zo kan ik de onbalans in het pak instellen. Over de potmeter een voltmeter om te zien hoe deze is ingesteld.

Labvoeding op 7V, BM op 3.5V. Als ik de labvoeding opdraai kan ik tot 9V zonder dat de last wordt afgeschakeld. Als ik de labvoeding omlaag draai, wordt bij 4V totaal / 2V per cel de last afgeschakeld, dat klopt dan weer wel ongeveer, maar aan de bovenkant wordt de last dus niet afgeschakeld. Of mijn testmethode is fout.

Als ik aan de potmeter draai, wordt de last ook niet afgeschakeld als 1 cel boven de 3,65V komt. Ook niet boven de 4,25. Ik heb niet boven de 8V durven proberen...

Dus. Ofwel ik test verkeerd, ofwel DOA, ofwel een citroen gekocht waar ik een knol wilde hebben. Er komt ook gemauw uit de envelop, en ik heb ineens 3 oren, maar ik weet niet of dat verband met elkaar houdt.

(Ik heb even snel getest, en het verschil tussen wetenschap en aanklooien is of je het opschrijft. Ik heb niks opgeschreven, het leek me een basic functionele test en hij functioneert basicly niet. Wat best link is voor een batery protection circuit natuurlijk. Al bij al draait mijn kruimeldief voorlopig nog op z' n oude vertrouwde NiMH' s.)

Eluke.nl // Backwards Lightspeed Bus: i*i=-1, so iic=-c.
KGE

Golden Member

Het laden en ontladen gaat via P+ en P-

Wat gebeurt er wanneer je daar je voeding op aansluit en dan opregelt? Spanning dan meten op B+ en B- met daarover de potmeter of twee weerstanden van gelijke waarde met knooppunt aan BM

Als ik het printje zo zie zit er 1 FET op om B- af te koppelen en 1 om P- af te koppelen. Het kleine chipje dirigeert dit geheel. Misschien is er een SMD marking op te lezen en een datasheet van te vinden ?

Nu is het probleem met mijn oplossing dat niet beide shuntregelaars op exact gelijke spanning gaan shunten. Ik vraag me af of ik daar dan niet meer kwaad dan goed mee doe? En de accu' s dus in onbalans breng door op 2 verschillende spanningen te shunten?

Het belangrijkste is dat als er een kleine onbalans is, dat die niet steeds erger wordt. Bijvoorbeeld als de ene 100µA meer lekstroom heeft dan de anderen, dan moet dat OOIT gelijkgetrokken worden, liefst voor dat je de helft van je capaciteit in die 100µA is gaan zitten. (1000mAh @ 100µA is 10000 uur, ruwweg "een jaar". )

Stel dat al het andere "ideaal" is en je de ene op 98% vol en de andere op 97% vol laat "shunten", dan kan je dus maar 97% van de nominale capaciteit gebruiken. Daar moet je dan maar mee leren leven.

De accus kunnen niet telepathisch te weten komen dat de "andere" op een andere ladingstoestand zit. In theorie kan je de ene cel gewoon 98-48% gebruiken terwijl je de andere 53-03% gebruikt. Zolang je maar steeds beide cellen in het 0-100% gebied houdt. In deze situatie betekent dat je dus nog maar maximaal 55% van je capaciteit kan gebruiken. Je wint dan 45% capaciteit door de boel te balanceren.

Orde-van-grootte verlies je dus 50% per jaar aan capaciteit als er een 0.1mA lek-verschil is. Dat voorkom je door te balanceren. Ook al gaat dat niet helemaal 100% perfect.

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

Heeft even gelegen, maar ik heb de boel ingebouwd en de korreldeliquent doet het weer prima! :) Klinkt weer als een stofzuiger in plaats van als een vermoeide bromvlieg, zuigt ook weer stof als een stofzuiger in plaats van als een vermoeide bromvlieg.

Foto uit 2012 van het originele interieur van de korrledeliquent. 4x NiMH 4/5 sub-c, 1500mAh

Het nieuwe interieur

Aan de buitenkant de 2 LED' s van de balancer/shunt schakeling, en een 3 polinge connector als ik eens wat sneller wil laden of de ladingstoestand wil nameten. Alles in panisch veel krimpkous, en elke accu zijn eigen zekering (Voor tegen gevalletjes "oeps" met om in te grijpen bij kortsluiting van 1 cel via die 3 polige connector).

Oorspronkelijk 4.8V NiMH waarvan inmiddels ruim een volt in de interne weerstand van de cellen ging zitten.

Nu 6.4V aan LiFePo, die eigenlijk geen interne weerstand hebben (Mogen 20C continue IIRC, 50C piek. Zoiets. Beestachtig veel anyway. Datasheet is van het web verdwenen. Ik geloof dat ze ook 1500mAh zijn, of 2 Ah oid)

Het motortje zit in de luchtstroom en lijkt het prima aan te kunnen.

Eluke.nl // Backwards Lightspeed Bus: i*i=-1, so iic=-c.

Ooh, je hebt 20C of 50C cellen, en jij kan aan de drang weerstaan om er zo een 60W motortje in te steken? :)

Suffering from wiseass oneliner blackout
bprosman

Golden Member

Sorry voor de topickaap maar ik heb de een zelfde kruimeldief die volgens wat er op staat 7.2V is.
Nu zou ik de accu graag vervangen door "Standaard Aliexpress modulen", cellen eventueel in NL kopen, maar zie door de bomen het bos niet meer.

Wie zou me een duwtje in de goede richting kunnen geven wat ik nodig zou hebben ?

Alvast bedankt.

De jongere generatie loopt veel te vaak zijn PIC achterna.

"Korreldelinquent" LOL. Daar moest ik even over nadenken...
En vermoeide bromvlieg is ongeveer zoals de mijne klinkt... (Overigens heeft die twee snelheden: is dat gewoon een extra cel die bijgeschakeld wordt (smerige oplossing) of andere wikkelingen op de motor (te dure oplossing) of nog een andere methode?

Op 15 september 2019 16:41:09 schreef Lucky Luke:

Dus, als belasting heb ik op P+ en P- een 470 Ohm weerstand aangesloten, en een voltmeter. Zo kan ik zien of de belasting word afgeschakeld.

B+ en B- aan een labvoeding, BM via een potmeter tussen deze 2. Zo kan ik de onbalans in het pak instellen. Over de potmeter een voltmeter om te zien hoe deze is ingesteld.

Ik heb ook een aantal (LiIon/LiPo?) bordjes en vroeg me af hoe die te testen... bv:
(1) zijn het laadbordjes of protectiebordjes of balanceerbordjes of alle drie?
(2) welke spanning schakelen ze af?
(3) trekken ze stroom uit het pack of alleen van de laatste cel? (schijnen de alarmbordjes die ik een zooi gekocht heb voor ombouwen accuboormachines te doen)

Is (1) en (2) goed te testen met je labvoedingtest?
Zoals gezegd heb ik nu een 7,2V accuboor naar LiPo omgebouwd en een pieper toegevoegd. Geladen wordt met een B3 (balanceerlader: strikt gesproken wordt elke cel apart geladen en eigenlijk dus niet onderling gebalanceerd). Maar met het juiste printje (wat ik wellicht al heb maar de precieze werking eerst wil bevestigen), zou ik wellicht de oude NiCd lader gewoon kunnen gebruiken en dat is gezien de gebruiker (oudere heer) een heel stuk veiligere oplossing...

bprosman

Golden Member

Subtiel schopje voor mijn vraag :
Sorry voor de topickaap maar ik heb de een zelfde kruimeldief die volgens wat er op staat 7.2V is.
Nu zou ik de accu graag vervangen door "Standaard Aliexpress modulen", cellen eventueel in NL kopen, maar zie door de bomen het bos niet meer.

Wie zou me een duwtje in de goede richting kunnen geven wat ik nodig zou hebben ?

Alvast bedankt.

De jongere generatie loopt veel te vaak zijn PIC achterna.

Gezien de spanning lijken er twee LiIon in te zitten, die zou je dan kunnen vervangen en moet alles weer werken.
Maak hem eens open en een fotootje dan krijg je wel wat reacties denk ik.

Op 12 februari 2020 12:36:11 schreef r-p:
"Korreldelinquent" LOL. Daar moest ik even over nadenken...

Woord is verzonnen door medeCO-er Aart.

En vermoeide bromvlieg is ongeveer zoals de mijne klinkt... (Overigens heeft die twee snelheden: is dat gewoon een extra cel die bijgeschakeld wordt (smerige oplossing) of andere wikkelingen op de motor (te dure oplossing) of nog een andere methode?

Geen idee. Een nette en relatief goedkope methode lijkt mij PWM-en, maar zonder het ding open te maken valt daar niks over te zeggen...

Ik heb ook een aantal (LiIon/LiPo?) bordjes en vroeg me af hoe die te testen... bv:
(1) zijn het laadbordjes of protectiebordjes of balanceerbordjes of alle drie?
(2) welke spanning schakelen ze af?
(3) trekken ze stroom uit het pack of alleen van de laatste cel? (schijnen de alarmbordjes die ik een zooi gekocht heb voor ombouwen accuboormachines te doen)

Is (1) en (2) goed te testen met je labvoedingtest?
Zoals gezegd heb ik nu een 7,2V accuboor naar LiPo omgebouwd en een pieper toegevoegd. Geladen wordt met een B3 (balanceerlader: strikt gesproken wordt elke cel apart geladen en eigenlijk dus niet onderling gebalanceerd). Maar met het juiste printje (wat ik wellicht al heb maar de precieze werking eerst wil bevestigen), zou ik wellicht de oude NiCd lader gewoon kunnen gebruiken en dat is gezien de gebruiker (oudere heer) een heel stuk veiligere oplossing...

(2)De maximaal af te schakelen spanning valt niet zo makkelijk te testen (Althans... Ze gaan stuk bij teveel), maar als je het typenummer van de FET's die er op zitten kan achterhalen kun je het opzoeken...

(1): Is een beetje achter te komen door naar de schakeling te kijken. Zit er een laadchippie op? Heeft het extra fetjes en weerstanden om 1 cel te belasten/te balanceren, of alleen fetjes die kunnen afschakelen? Voor (3) ook goed kijken. Maak anders een eigen topic en post wat high-res macrofoto' s, dan werp ik ook wel een blik en een mening.

Ik vrees dat beiden alleen protectieprintjes zijn. Alsnog zeer nuttig mocht er (al dan niet per ongeluk) een NiCd lader op aangesloten worden... NiCd lader is een stroombron. LiIon moet eigenlijk in de eerste laadfase met een stroombron en de 2e laadfase met een spanningsbron, dus in feite een stroombron waar ook de spanning van begrenst is. De "vieze oplossing" die in van die speelgoedhelicoptertjes wordt toegepast is het protectiebordje te gebruiken om af te schakelen als de spanning te hoog wordt.

Balanceren van LiIon kan ook op dezelfde manier als ik met die LiFePo's doe, alleen de spanning is dan anders. Dus stroom parallel om de reeds volle cel heen leiden / wegshunten.

Op 14 februari 2020 11:08:15 schreef bprosman:
Subtiel schopje voor mijn vraag :
Sorry voor de topickaap maar ik heb de een zelfde kruimeldief die volgens wat er op staat 7.2V is.
Nu zou ik de accu graag vervangen door "Standaard Aliexpress modulen", cellen eventueel in NL kopen, maar zie door de bomen het bos niet meer.

Wie zou me een duwtje in de goede richting kunnen geven wat ik nodig zou hebben ?

Alvast bedankt.

Lijkt mij ook best een eigen topic waard. Kort door de bocht: cellen van NKON, even nameten welke stroom je korreldelinquent trekt en of je met protected cellen uit kan, anders zelf iets van protectie voorzien (Gewoon een trage zekering voor de kortsluitprotectie. Overlaadbescherming lijkt me nodig en nuttig en kan met zo'n bordje, diepontlaadbescherming is wel netjes maar heb ik zelf niet...). Voor 7.2V zou je voor 2 LiIons kunnen gaan van 3.7V nominaal, dan zit je op 7.4 nominaal en 8,4 piek. Dat kan zo'n kruimeldiefmotortje vermoedelijk wel aan (goeie luchtkoeling :P), anders kun je nog ervoor kiezen b.v. maar tot 3,9V per cel te laden. Er valt ook rustig 0.5V oid over de bedrading van het motortje... Je zou ook een balanceerlader kunnen gebruiken en niet de lader van de kruimeldief zelf. Of de balanceerlader inbouwen in de kruimeldief, gevoed uit de originele houder.

Op 17 oktober 2019 21:30:23 schreef Bert_mc:
Ooh, je hebt 20C of 50C cellen, en jij kan aan de drang weerstaan om er zo een 60W motortje in te steken? :)

[bijlage]

Met enige moeite... (En omdat ik mijn eigen beperkingen op mechanisch gebied ken. Ik vrees dat ik het niet netjes aan elkaar krijg).

Eluke.nl // Backwards Lightspeed Bus: i*i=-1, so iic=-c.

Op 12 februari 2020 09:08:21 schreef bprosman:
cellen eventueel in NL kopen, maar zie door de bomen het bos niet meer.

Ik was gaan typen voordat ik Luke z'n laatste post ging lezen. Zelfde advies: Koop ze bij NKON. Veel mensen kunnen de capaciteit van cellen niet nameten, dus als je ze van Ali koopt dan krijg je vaak veel minder dan ze adverteren.

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

Ik ga dit topic goed volgen, want ik ben van plan de NiMH cellen in een boormachine te vervangen voor Li-Ion/LiFePo cellen.

Mijn accuboor heeft nu een lipo. Dit gaat heel lang mee vergeleken met de nimh die er eerst in zat. Ik balanceer zo nodig met de rc lipo lader. Hij heeft in 5 jaar nu denk ik 2 laadbeurten gehad.

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