LiFeYPo4 - Mein Dezemberprojekt ;-)

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holger4x4
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Re: LiFeYPo4 - Mein Dezemberprojekt ;-)

#46 Beitrag von holger4x4 » Sa 15 Nov 2014 14:17

Noch eine Sache fällt mir ein:

Ich habe das Ladegerät umgestellt auf Konstantspannung 14,4V. Der Grund ist, dass vorher über die Ladekennlinie bis 14,4V geladen wurde und dann nach 2h auf 13,8V runter geregelt wird. Während der Phase wird aber erst mal wieder Energie aus der Batterie gesaugt, was ich ja nicht will. Bei mir passiert das ja immer wieder, wenn der Kompressor-Kühli läuft.
Es ist eine andere Situation, wenn man nur die Batterie laden will und keine Verbraucher dran sind.
Gruß, Holger

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Re: LiFeYPo4 - Mein Dezemberprojekt ;-)

#47 Beitrag von holger4x4 » Sa 12 Mär 2016 17:44

So, hier gehts auch mal weiter. Es gibt ja immer Ideen zur Optimierung.

Ich baue also an einem digitalen Balancer mit einem Arduino und Display.
Das Display mit Balancer was ich aktuell verwende, zieht leider seinen Strom aus den ersten 3 Zellen und erzeugt damit automatisch ein Ungleichgewicht :hammer: Mein analoger Balancer hat wieder andere Schaltschwellen, das passt alles nicht zusammen.
Also soll der Kram raus und durch einen neuen Balancer ersetzt werden, den ich selbst programmieren kann.
Das geht übrigens ganz easy über USB, so dass ich auch unterwegs über den Laptop noch was ändern kann.
Die Kosten sind überschaubar, der Arduino Nano kostet 3,50€ und das Grafik-Display 128*64 auch nur 11€, der Rest kommt aus der Bastelkiste.

Der Balancer ist aufgebaut und heute auch in das Gehäuse eingezogen. Die SW steht auch in einer Beta Version.
An dem 5-pol Stecker ist der Anschluss zum messen der Zellenspannungen und damit kompatibel zu dem kleinen Balancer den ich aktuell verwende. Über den 25-pol Sub-D werden die Zellen zum balancieren kontaktiert, 4 Zellen *2 Leitungen separat.
Über den Mini-USB rechts kann ich dann einfach wieder neue SW runter laden, falls doch mal was nicht paßt. Die Entwicklungsumgebung ist auch auf dem Laptop ;-)
Achja, der Schalter ist für die Hintergrundbeleuchtung, um nochmal 10mA Ruhestrom zu sparen, und damit Nachts alles schön dunkel ist.
Bal_offen.jpg
Bal_Gehause.jpg
Jetzt fehlt noch das Anschlusskabel und der Einbau in die Kabine.
Bitte melde Dich an, um die Dateianhänge dieses Beitrags anzusehen.
Gruß, Holger

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Thomas135
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Re: LiFeYPo4 - Mein Dezemberprojekt ;-)

#48 Beitrag von Thomas135 » Sa 12 Mär 2016 19:49

Hallo Holger,
was verstehst Du unter 'digitalem Balancer'?
Machst Du nur das einschalten der Lasttransistoren über den Arduiono (ADC anstelle analoger Komparator) oder machst Du auch die Balancingströme via PWM?
Ich bin momentan auch daran mir konkrete Gedanken über ein LiFePo-System zu machen, aber ich brauch etwas mehr Ah und hab genug Elektronik um mich als dass ich mir die Balancer eher nicht unbedingt selbst bauen werde. Aber da ist das letzte Wort noch nicht geredet. Erst muss diese Saison noch die Bleibombe durchhalten.

Grüße
Thomas

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Re: LiFeYPo4 - Mein Dezemberprojekt ;-)

#49 Beitrag von holger4x4 » Sa 12 Mär 2016 20:14

Hi,

digital ist nur die Erfassung der Schaltschwellen über ADC. Da wird nochmal schön analog und zusätzlich digital gefiltert. Dann wird bei >3,3V an einer Zelle der Balancer aktiviert. Der macht dann 200mA Balancerstrom fest. Wenn die Spannungen dann ausgeglichen sind, hört der wieder auf. PWM ist da eigentlich nicht nötig.

Bei dem kleinen gekauften Balancer kann man auch die Schaltschwelle in 100mV Schritten einstellen. Der fängt aber nur an zu balancen wenn ALLE Zellen über der Schwelle sind. Das ist Mist, wenn eine mal schwach ist kann es sein dass die Zelle mit der hohen Spannung so nicht beachtet wird. Man muss eben alles selber machen :roll:
Gruß, Holger

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Re: LiFeYPo4 - Mein Dezemberprojekt ;-)

#50 Beitrag von Thomas135 » So 13 Mär 2016 08:45

Nur 200mA Balancerstrom? Ist das nicht eher wenig? Ich würde da mit höheren Stömen im A-Bereich arbeiten wenn die Ladeströme entsprechend sind. Aber Du fängst mit 3,3V auch schon recht früh an zu balancieren. Die (käuflichen) Teile die ich näher angekuckt habe fangen alle um 3,6V an zu regeln, dann aber mit mehr und teils auch variablen Strömen (daher Schlagwort PWM gestern).

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Re: LiFeYPo4 - Mein Dezemberprojekt ;-)

#51 Beitrag von holger4x4 » So 13 Mär 2016 09:14

Ja vielleicht sind die 3,3V was niedrig, aber das kann ich ja einstellen (auf vielleicht 3,4V) . Ich hatte beim alten das so niedrig stehen aus dem oben beschriebenen Problem, damit der dann überhaupt mal anfängt.
3,6V o.ä. haben diese Cellbalancer die man direkt oben drauf schraubt. Die haben halt den Nachteil, dass die nichts über die Nachbazellen wissen und so stumpf bei 3,6V z.B. mit dem Balancen anfangen, auch wenn es nichts zu balancen gibt weil alle Zellen schön gleich mäßig unterwegs sind.
Mein kleiner Balancer hat glaube ich nur 50mA, das reicht auch schon aus wenn der immer in Betrieb ist. Wenn die Zellen einmal richtig balanciert sind, kommen ja keine großen Unterschiede mehr vor.
Was ich vielleicht noch dazu baue ist eine Abschaltung der Ladung bei Zellüberspannung.
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Re: LiFeYPo4 - Mein Dezemberprojekt ;-)

#52 Beitrag von Harty » So 13 Mär 2016 14:24

holger4x4 hat geschrieben:...
3,6V o.ä. haben diese Cellbalancer die man direkt oben drauf schraubt. Die haben halt den Nachteil, dass die nichts über die Nachbazellen wissen und so stumpf bei 3,6V z.B. mit dem Balancen anfangen, auch wenn es nichts zu balancen gibt weil alle Zellen schön gleich mäßig unterwegs sind....
das ist m.E so nicht richtig. Für die zu balancierende Zelle ist es uninteressant, wie es der Nachbarzelle geht. Das wichtigste ist doch, daß die Einzelzelle mit einer bestimmten (Konstant-) Spannung geladen und nicht über- oder zu tief entladen wird.
Für das korrekte Laden ist der Balancer zuständig. Für das Überladen ist die overvoltprotection (OVP) zuständig. Tiefentladen wird durch die UVP gestoppt. Nur der Cellbalancer überwacht den Ladevorgang für die einzelne Zelle aber, da dieser ein Kombibalancer ist, auch gleichzeitig die OVP/UVP für das ganze System.
holger4x4 hat geschrieben:Ja vielleicht sind die 3,3V was niedrig, aber das kann ich ja einstellen (auf vielleicht 3,4V) . Ich hatte beim alten das so niedrig stehen aus dem oben beschriebenen Problem, damit der dann überhaupt mal anfängt.
3,6V o.ä. haben diese Cellbalancer die man direkt oben drauf schraubt....
Ein Freund von mir hat mit der "richtigen" Zellspannung experimentiert und den Wert 3,6 Volt herausgefunden. Dieser und die Werte für OVP und UVP sind aber abhängig vom Akkutyp. Es gibt bekanntlich LiFeYPO und die ohne "Y". Die Spannungswerte weichen voneinander ab.

Gruß

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Re: LiFeYPo4 - Mein Dezemberprojekt ;-)

#53 Beitrag von Thomas135 » So 13 Mär 2016 16:00

Da will ich jetzt doch noch mal einhaken...
Es stimmt was Harty sagt, der Balancer ist nur für seine Zelle zuständig, dass diese in ihren Grenzen bleibt. Wenn man ein System haben will was mehr über die Gesamtbatterie weis braucht man ein etwas komplexeres BMS (Battey Management System). Da gibt es ja einiges am Markt. Interessant finde ich persönlich die Sachen von ecs, aber das kann jeder für sich entscheiden.
ABER: die Über- und Unterspannungsfunktion muss auch auf jede Zelle einzeln bezogen werden! (als Daisy Chain verbunden) Sonst wäre es ja denkbar dass das Gesamtsystem anscheinend noch im Rahmen ist, eine einzelne Zelle aber wegen Über-oder Unterpsannung stirbt. Beispielsweise würden vier Zellen mit 4+4+2+2V exakt 12V auf der Bordanzeige ergeben, es wären aber alle Zellen danach defekt.
Klar ist für uns in der Kabine erst mal die Gesamtspannung interessant, aber von der kann man halt nicht auf die Zustände der Einzelzellen schließen.

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Re: LiFeYPo4 - Mein Dezemberprojekt ;-)

#54 Beitrag von Sonnentau » So 13 Mär 2016 17:19

Das wichtigste ist die erste Inizialladung des gesamten Packes.
Die BalancerSpannung wird deshalb so hoch angesetzt ,da im Endbereich von 3,6 volt der Drift erst richtig messbar ist. Ein weiterer Grund ist,das Ladegeräte nicht permanent die Balancer in den Heizmodus bringen was wiederum die Platine stresst und viele Ladegeräte nicht abschalten würden.
Am Anfang eines Akku Lebens wird ein Drift kaum zu spüren sein. Dies kommt erst mit den Jahren ,da sich jede Zelle vom Innenwiderstand unterscheidet.
http://lisunenergy.de/ Selbstbaubedarf für Lifepo4 Systeme

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Re: LiFeYPo4 - Mein Dezemberprojekt ;-)

#55 Beitrag von holger4x4 » So 13 Mär 2016 22:42

@Harty: Das sehe ich eben anders. Der Balancer (oder nenne es BMS) sollte dafür sorgen, dass die Zellspannungen alle gleich sind. Das kann man eben einfacher erreichen, wenn man alle Zellspannungen kennt und dann entscheidet was zu tun ist.
Beispiel: nehmen wir mal an, alle Zellen sind schön gleich und die Batterie relativ voll. Dann sind alle Zellen vielleicht bei 3,7V, Die Einzell-Balancer ziehen dann alle den Balance-Strom, das macht aber keinen Sinn, weil es nichts zu balancen gibt. Also wird nur unnötig Energie verbraten. Dafür ist es natürlich gut, dass das erst bei höheren Spannungen passiert, also nicht so lange.
Gruß, Holger

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Re: LiFeYPo4 - Mein Dezemberprojekt ;-)

#56 Beitrag von uwebia » Mo 14 Mär 2016 11:24

"Es gibt bekanntlich LiFeYPO und die ohne "Y". Die Spannungswerte weichen voneinander ab."

Der Spannungsverlauf ist bei beiden Typen gleich.
Beste Grüße von Bianka & Uwe

http://ski-web24.de

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Re: LiFeYPo4 - Mein Dezemberprojekt ;-)

#57 Beitrag von holger4x4 » Sa 01 Aug 2020 09:35

Wir können das selbstbau Balancer Thema ja hier weiter führen:
mrmomba hat geschrieben:
Fr 31 Jul 2020 21:24
holger4x4 hat geschrieben:
Fr 31 Jul 2020 08:47
... Ich hab aktuell einen Balancer selbst gebaut mit einem Arduino Nano und den internen A/D Wandlern. Da ist die Auflösung aber grenzwertig, deshalb wird der nächste mit einem externen 16-Bit A/D gebaut. Zur aktuellen Lösung hab ich auch mal was gepostet, muss ich mal suchen.
Gefunden: hier.
Danke!
(ich Antw. jetzt aber dennoch zum Thema hier: Versuch mal ein ESP32 der hat 32BIT ggf. lässt sich dein Script portieren :-) )
Ja, das würde gehen, aber der ESP32 hat eigentlich zu viel Rechenpower dafür und wahrscheinlich zuviel Stromverbrauch.
Mit dem Nano bin ich unter 10mA.
Im Moment bastele ich an einer Lösung, wo ich das Display über 5m Ethernetkabel abgesetzt montieren kann. Das funktioniert schon, aber noch nicht so 100%ig. Im Winter mache ich da mal weiter, muss ja erst im nächsten Jahr fertig sein ;-)
Zuletzt geändert von holger4x4 am Sa 01 Aug 2020 11:51, insgesamt 1-mal geändert.
Gruß, Holger

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Re: LiFeYPo4 - Mein Dezemberprojekt ;-)

#58 Beitrag von Krabbe » Sa 01 Aug 2020 11:31

Hallo Holger,
Du hast vor ein paar Jahren hier geschrieben, dass eine Überspannungsüberwachung /-Abschaltung für die gesamte Batterie ausreichend sei und die einzelne Zelle nicht dementsprechend überwacht werden müsse.
Das sehe ich anders, denn wenn eine Zelle aufgrund eines Defekts „durchgeht“ kann die Gesamtspannung noch im Rahmen des Zulässigen liegen.

Auf dem letzten Vortrag, den ich zu Lithium-Accus auf einer Brandschutztagung gehört hatte, wurde davor gewarnt solche Accus ohne Einzelzellenüberwachung zu betreiben.
Ich lese bei Dir auch nichts über eine Temperaturüberwachung. Die würde ich auch implementieren.
Viele Grüße
Krabbe
(Sachkundiger für Campinggasanlagen)

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Re: LiFeYPo4 - Mein Dezemberprojekt ;-)

#59 Beitrag von holger4x4 » Sa 01 Aug 2020 11:50

Hi Krabbe,

ja, die Über/Unterspannungsabschaltung zellenbasiert ist für die nächste Balancer-Version geplant.
Die aktuelle Version funktioniert aber auch so ohne Probleme seit 5 Jahren.
Sonst habe ich ja noch die optische Überwachung der Zellenspannungen und sehe wenn irgendwas nicht in Ordnung ist. Dann kann ich immernoch manuel eingreifen.
Dazu treibe ich die Zellen nicht ans Maximum. Geladen wird mit max 14,4V und 22A bei 90Ah Kapazität. Stromentnahme ist max bei 6-7A. Daher brauche ich auch keine Temperaturüberwachung.
Gruß, Holger

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