LiFePO4 аккумуляторы (размышления на тему) - 4

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

@Macsafe, Вы сами себе придумываете трудности чтоб затем с ними героически бороться. В большинстве своём необходимую глубину циклирования проще всего обеспечить точно рассчитав расход запасаемой энергии в АКБ потребителем. То есть потребитель за интервал между периодами заряда НЕ должен успевать потребить больше расчётного.
Подозреваю именно так работает лифер в тех же электробусах. Суточный пробег известен, примерный расход на этот пробег высчитывается и номинал батареи подбирается так чтоб перекрыть этот потребление с запасом.

И именно так работает у меня. Я ни разу не задумывался какова же реальная глубина циклирования 40 или 60, но знаю точно НЕ 80... так как знаю примерный расход потребителей в сутки, знаю среднесуточный приход и знаю энергоёмкость сборки.
Потому хватает вполне себе тупых балансиров которые подравнивают дешманский китаелифер при редких зарядах по самое горло и всё это работает так уже около 3х лет.

 

Вы путаете условия использования. Ваши, электробус а, мои...
Я не знаю своего потребления. Точнее оно непредсказуемо ввиду того, что иногда неделю в автономке, а иногда столб с 220 рядом постоянно. А иногда на столбе 170В, а питаться надо. Не я такой, жизнь такая. Я могу спрогнозировать суточное потребление летом, но если зарядиться неоткуда я экономлю. То есть я включу не электроплитку, а газовую комфорку. Не электрообогрев, а дизельный или газовый.
Задача видеть на что способна батарея в данный конкретный момент и подстраиваться под нее, возможно меняч потребление или нижние/верхние границы. Например Зная, что ночью на столбе 220 я залью батареи до упора. А днём буду добавлять от сети сколько выдаст. А нет, снижу потребление. Как-то так себе вижу...
И хочется, чтобы это было максимально автоматизировано, а не я скакал вокруг батареи
Задача пока только одна-питать до 30% SOC сильноточных потребителей. Далее их отключать, оставлять аварийных слаботочных типа насоса, света,... И далее уже я думаю, заводить генератор, искать розетку, завести авто,...то есть до этого предела система должна быть полностью автоматической. Если меня нет, то отключить батареи по нижнему пределу. А дальше опять я смотрю и думаю, что делать
Сейчас в озвученном режиме работает 300Ач гель. Думаю, чтот700Ач лифер при том же весе и заданном диапазоне циклирования будет не хуже

 

@Macsafe, я лет 10 назад для лития делал вот такой девайс

Называется "кулономер". По факту это счетчик ампер-часов. Он подключается к калиброванному шунту (можно на 20, 50, 100 или 200 А) и считает ампер-часы. Может считать как постоянный ток, так и пульсирующий, но только в одном направлении. Есть выход по RS232 и можно подключить трехразрядный семисегментный индикатор (до 999 А*ч можно посчитать).
Я вот думаю, что если на один шунт повесить два таких девайса, то можно будет считать в обоих направлениях. И по RS232 приделать еще контроллер, который сможет что-то вычислять и отключать.

 

можно ESP8266 с WiFi и вычислениями на месте.
И еще, при наличии гальванически независимого источника питания, можно задать смещение "-" шунта относительно нуля - тогда просто измерять +/- от этого смещения.
А может и при наличии гальванической связи - тут надо бы схемку прикинуть.

 

Не совсем понял, зачем считать Ач? Заменить этим SOC? Имеете ввиду смотреть сколько залито/израсходовано и по этому включать заряд? Плюс через дополнительный контроллер управлять зарядом-разрядом?
К этому придется все-равно городить плату BMS с контролем каждой ячейки опять же с какой-то настраиваемой логикой отключения.

Или я что-то не понял?

С похожего расклада уже начинали -установить 2 монитора BMV 700 (702/712). Один у меня уже стоит.
Буду знать все про заряд, разряд, SOC, ... Короче все, что можно узнать
Через релейный выход одного включать заряд при заданном SOC

The next most used option is a BMV-700 Battery Monitor or similar model. It can start the generator on low battery voltage and/or low battery state of charge.

Через релейный вход второго отключать заряд при установленном SOC (насколько я понял это возможно)

И опять городить какую-то отдельную BMS на контроль ячеек либо мониторы заводить на нее. Не знаю, что надежнее

 

Я не особо в теме
Провода соединить, спаять не вопрос. Даже процессору 10х10мм через 2 лупы 4 костыля ставил дрожащими руками, это тоже могу. А вот что-то самостоятельно городить это не мое - нет таких знаний

 

Еще раз пробуя разобраться с характеристиками BMV 700, но открыв английскую версию руководства, выяснил... см. конец поста.
Характеристики основные

Контакт реле открыт, когда катушка реле не под напряжением (НЕТ контакта), и замыкается, когда катушка реле находится под напряжением.
Заводская установка: реле контролируется состоянием заряда батарейной банки. Реле активируется, когда состояние заряда становится ниже 50% ("порог разряда"), и будет обесточено, когда аккумулятор будет заряжен до 90% от полного заряда. Функция реле может быть инвертирована: состояние без напряжения меняется на состояние под напряжением и наоборот.

Может быть только этого и достаточно для управления зарядом? Потому что

Напряжение заряда - Напряжение батареи должно быть выше этого уровня, чтобы можно было рассматривать аккумулятор как полностью заряженный. Параметр “напряжение заряда” всегда должен быть немного ниже конечного зарядного напряжения зарядного устройства (обычно на 0,2 В или 0,3 В ниже «плавающего» напряжения зарядного устройства).
выходит, что задать напряжение типа 13,2В - полный заряд - и реле отключится? Тогда для лифера это норм

Настройки реле из инструкции.

Пороги реле параметры 16 до 31 могут быть использованы для управления реле.
CHRG - режим заряда. Реле будет включено, когда состояние заряда падает ниже установки параметра 16 (порог разряда) или когда напряжение батареи падает ниже параметра 18 (реле низкого напряжения). Реле будет разомкнуто, когда состояние заряда выше, чем параметр 17 (размыкание реле заряда) и напряжение батареи выше, чем параметр 19 (размыкание реле низкого напряжения).
Пример применения: запускать и останавливать генератор совместно с настройками

16. Реле – состояние заряда (Порог разряда) Когда состояние заряда будет ниже этого значения, то реле сомкнется. Время использования (time-to-go) отображает время до достижения разряда батареи. Умолчание 50% Диапазон 0 – 99% Шаг 1%

17. Сброс реле – состояние заряда Когда состояние заряда будет выше этого значения, то реле выключится (после задержки, в зависимости от установки 14 и/или 15). Это значение должно быть больше, чем в предыдущей настройке параметров. Когда значение равно предыдущему параметру состояния заряда, то реле не будет включено. Умолчание 90% Диапазон 0 – 99% Шаг 1%

18. Реле – низкое напряжение Когда напряжение батареи падает ниже этого значения, в течение более 10 секунд, реле сомкнется.

19. Сброс реле низкого напряжения Когда напряжение батареи превышает это значение, то реле выключится (после задержки, в зависимости от установки 14 и/или 15). Это значение должно быть больше или равно предыдущему параметру.

Короче меня ввел в ступор перевод в инструкции относительно реле. Если взять английскую версию, то все становится ясно и монитор в одиночку способен работать по SOC. Так?

 

@Macsafe, вы написали уже очень много про монитор батарей BMW700, но из ваших сообщений так и не ясно, как он считает процент заряда, по напряжению или по количеству влитых/снятых АЧ с учетом разных коэффициентов.
Если только по напряжению, то какой монитор для лифера для оценки его текущей емкости никак не подходит. Если по АЧ, то подходит, но только тогда не нужно указывать пороги по напряжению, для лифера это практически бесполезно, вы же сами неоднократно видели, что 3,2 вольт на ячейку это может быть и 10 и 80 % полного заряда. Вы определитесь и не вводите в заблуждение своими рассуждениями (ну, хотя бы меня), когда для оценки заряженности лифера манипулируете напряжениями. Это в корне неверно.

 

Те, кто не особо в теме, обычно и не должны заморачиваться лишними деталями: купили коробку "Все может" с кнопкой "Сделать хорошо" - и пользуются.

А если заморачиваетесь - то придется что-то городить самому.
Суть предложения выше была в том, чтобы использовать учет ампер-часов для оценки заряда.
Ну, если у вас из полностью заряженной батареи до полного разряда вышло 700Ач (100%) то 500Ач будет 71%.
Останется выбрать одну границу, от которой отталкиваться - и заливать-сливать по 500Ач,
Например, верхнюю - 13.8В. Верхнюю потому что она достигается при заряде независимо от текущей нагрузки, если конечно заряда хватает.
Можно взять нижнюю, но она может при разной нагрузке "гулять", за счет просадки напряжения в системе.
Учет ампер-часов - измерение напряжение на шунте * время. Чаще замеры - точнее измерение.

ESP8266 - это микропроцессор на плате с WiFi модулем, его остается только несколькими проводками подключить к шунту и питанию 3.3 вольта, потом написать простенькую программу и залить в него с компьютера.
И это реально проще чем паять сложные схемы.

Конкретно с ним неудобно то, что аналоговый вход один, напряжение на шунте измерить можно, а вот напряжение на батарее, от которого отталкиваться - надо сигнал брать откуда-то снаружи.
То есть опять заморачиваться, делать датчик напряжения, который будет давать сигнал на счетчик амперчасов, который будет считать -500Ач и давать сигнал на включение реле заряда, а при заряде до 13.8В будет идти сброс, обнуление счетчика расхода и выключение заряда.

Ну или сделать все то же самое на ардуине, у нее несколько аналоговых входов - но тогда смотреть потом текущее состояние либо по светодиодам, либо подключать компьютер по USB, либо заморочиться еще немного и прикрутить дисплей с цифрами

Оппа, мы сами сделали себе коробочку "Все может" с кнопкой "Сделать хорошо" и экранчиком...

 

Я выше приложил инструкцию. И даже на русском) И манипулирую тем, что написано в ней. Выше поэтому и спрашивал про SOC и резюме было, что это истина в последней инстанции

Что нашел в инструкции:

ЛИТИЙ-ЖЕЛЕЗО-ФОСФАТНЫЕ БАТАРЕИ (LiFePO4)
Заводские настройки по умолчанию «параметры заряда» в целом также применимы к LiFePO4 батареям.
Некоторые зарядные устройства перестают заряжать батареи, когда ток падает ниже определенного порога. Следовой ток должен быть установлен на значение выше порога. Эффективность заряда литий-ионных батарей намного выше, чем свинцово-кислотных: мы рекомендуем устанавливать эффективность заряда на 99%.
При высоком уровне разрядки литий-железо-фосфатные (LiFePO4) аккумуляторы работают гораздо лучше, чем свинцово-кислотные аккумуляторы. При отсутствии других указаний со стороны поставщика аккумулятора, мы рекомендуем устанавливать экспоненту Пейкерта на уровень 1,05.

Для надежного считывания состояние заряда батареи монитор должен регулярно синхронизироваться с истинным состоянием заряда батареи. Это достигается за счет полного заряда батареи. В случае с 12 В батарей BMV сбрасывается на «полностью заряжен», когда будут достигнуты следующие параметры заряда: напряжение превышает 13,2 В и одновременно конечный ток заряда меньше 4,0 % от общей емкости аккумулятора (например, 8 А для 200 Ач батареи) в течение 4 минут.
BMV также может быть синхронизирован и установлен в положение “battery fully charged” (батарея полностью заряжена), если это требуется, вручную. Это можно сделать в нормальном рабочем режиме с помощью кнопок “+” и “-“, удерживая их одновременно в течение 3 секунд, или в режиме настройки с помощью параметра SYNC

BMV непрерывно измеряет ток в / из батареи. Интегрирование этого тока с течением времени (если ток фиксированное количество в амперах, сводится к умножению тока и времени) дает чистую сумму Ач, добавленных или удаленных в/из аккумулятора.
Например: ток разряда 10 A в течение 2 часов заберет 10 х 2 = 20 Ач из батареи.
Ситуация осложняется тем, что эффективная емкость батареи зависит от скорости разряда и, в меньшей степени, от температуры.
И еще один фактор: при зарядке аккумулятора требуется больше Ач передать в батарею, чем забрать из батареи в течение следующего разряда. Другими словами, эффективность заряда меньше 100%.

BMV может отображать потребленные ампер-часы ("consumed Amphours", компенсируется только эффективностью заряда) и фактическое состояние заряда в процентах ("state-of-charge", компенсируется эффективностью заряда и эффективностью Пейкерта).Считывание состояния заряда является лучшим способом контроля батареи.

Что еще можно настроить из того, что по теме

03. Конечный ток
Как только ток заряда снизился ниже установленного значения следового тока
(выражается в процентах от емкости батареи), батарея считается полностью
заряженной.
Примечание:
Некоторые зарядные устройства прекращают зарядку, когда ток заряда падает
ниже установленного порога. Конечный ток заряда должен быть выше этого
порога.
Умолчание
4%
Диапазон
0,5 – 10%
Шаг
0,1%

04. Время обнаружения полного заряда
Время в зарядных параметрах (Напряжение заряда и Следовой ток), должно быть
достигнуто, чтобы батарея считалась полностью заряженной.
Умолчание
3 минуты
Диапазон
1 – 50 минут
Шаг
1 минута

05. Компенсация Пейкерта
Когда значение неизвестно, то рекомендуется устанавливать на 1,25 для свинцово-
кислотных батарей и 1,05 для литий-ионных аккумуляторов. Значение 1,00 отключает
компенсацию Пейкерта.
Умолчание
1,25
Диапазон
1 – 1,5
Шаг
0,01

06. Фактор эффективности заряда
Фактор эффективности заряда компенсирует потери Ач (ампер-часов) во время
заряда. 100% означает отсутствие потерь.
Умолчание
95%
Диапазон
50 – 100%
Шаг
1%

Сойдет для лифера или как? На буржуйских форумах играются настройками и в целом вот так для лифера

 

@Macsafe, судя по вашим выдержкам из описания, получается, что этот монитор в процессе работы нагрузки и зарядного все таки "правильно" считает SOC, исходя их залитых/потребленных АЧ. Значит его точно можно использовать как контроллер для управления зарядкой (включением/выключением зарядного) и разрядкой в пределах диапазона, к примеру, 30-70 % от общей емкости (отключением нагрузки при достижении выставленной нижней границы SOC в процентах) для лифера.
Останется "поиграться" с настройками 100% SOC, т. е. подобрать верхний порог зарядки по напряжению и конечному току (для сброса емкости в 100%).
Так же, как-то придется определиться с точной емкостью своего блока аккумуляторов. Возможно, что стоит несколько раз прогнать каждый аккумулятор через определенную нагрузку, чтобы выяснить реальную емкость каждого аккумулятора. Для этого есть и специальные нагрузки.
Худший из аккумуляторов по емкости и будет ориентиром для всего блока.
Судя по советам опытных пользователей в этой теме (я вообще тут новичок), не стоит каждый цикл делать полный заряд (дозаряд до 100%).
К примеру, вы можете неделю/три работать в диапазоне 30-70 %, а затем сделать "контрольную закупку", т. е. провести полный цикл зарядки под 100%, чтобы начать отсчет емкости с начала, так как за эти 2-3 недели ошибка в остаточной емкости точно набежит.
Если будете вести точный учет, то постепенными калибровками коэффициентов эту набегающую ошибку можно будет слегка уменьшать. Но у вас очень широкий диапазон возможных нагрузочных значений (день на день не приходится), поэтому "набегания" ошибки могут гулять в обе стороны. Но, это только мои предположения, сам чешу репу, так как решаю у себя примерно похожую задачу, хочется и не так дорого, но чтобы работало вполне надежно с возможностью подстроек, где только потребуется и с постоянным мониторингом. Это не чтобы постоянно сидеть и смотреть, а чтобы была статистика (данные для калибровок) и возможность периодически удаленно удостоверяться, что все работает как задумано.
Удачи вам с подбором оборудования для ваших целей.

 

В середине нельзя, по краям проверяйте.

Виктрон же позволяет. И не нужно каждый раз. Ну набежит у Вас несколько % за месяц - катастрофа? И это при активной эксплуатации. Кстати, а зачем Вам держать 50% SOC в простое? Не дешевле ли и проще зарядить до 50% и оставить до следующего сезона? Прицеп в простое требует бесперебойного питания?

Ну я могу сделать готовое решение, только оно будет в единичном экземпляре стоить дороже Ваших батарей, а массово никому нафиг не нужно, оттого и

Ну, блин, Вы первый разумный человек, захотевший такое решение.
Погодите, до сознания масс дойдет и будет их на рынке валом.

Факт.

Неа. Многим, пардон, свистоперделку прицепить... А еще более многим, чтобы няньки не требовало (с).

 

Маловато как-то. Це ж не свинец какой. Даёшь 90-30%!

 

И INA226
Получится это

SOC это и есть процентное отношение текущего количества Ач к полной ёмкости в Ач.
У меня для удобства пересчитывается в энергию.

Конечно придется. И так по кругу до бесконечности... Одни и те же ответы на одни и те же вопросы.

Какое уж там по напряжению, если Пейкерта вспомнили. Там все по-взрослому, вот только реле одно. Поставь они второе реле - всё, мечты сбылись!

Не 1, а 0.

 

Не 0, а 1

Их там несколько разных модификаций. У некоторых не выведен, у других выведен.


ADC - это оно и есть. 0-1 В, 0-1023 попугая.
Как раз шунты измерять, там до 75 мВ