You are here

Li-ion 18650 cella töltő és önkisülés mérő műszer

7 posts / 0 new
Last post
korposg
korposg picture

Sziasztok!

Tavaly építettem egy akkupakkot elektromos biciklihez, mert nem találtam olyat a piacon, ami kielégítette volna az igényeimet:

  • a saját nem túl sportos erőnlétemhez mérten kitartson egy megszakítás nélküli Balaton körbetekerésnyit, ez kb 1,5kWh-t jelent (30-as átlagtempó, 200W rásegítéssel)
  • illetve ne nikkelszalaggal legyenek a cellák összekötve, hanem biztosíték dróttal

Megnéztem egy csomó youtube videot a témában és a cellákból 10%-kal többet rendeltem, kapacitást mértem, 1 hét állást követően nyugalmi feszültségvesztést és 1A terhelés melletti feszültségesést mértem. Ezek alapján párosítottam a cellákat és kötöttem 13s11p-be. Merítés és töltésnél dolgozik egy kis bms, ami minimálisan ki tudja simítani az eltéréseket. Illetve 3,2-4,1 V között használom a cellákat. Tárolásnál igyekszem 3,7-3,9V közötti cellánkénti feszültségre.

Azóta szembejött velem egy video, amiben a cellák párosításánál az általam használt egyszerű megoldás (feltöltjük a cellát majd X idővel később megmérjük a feszültségét, amely cellák feszültsége jobban esik, azok önkisülése magasabb) mellett bemutattak egy gyorsabb és pontosabb módszert is arra, hogy a cella önkisülését 2 órán belül megmérjék és ezzel ugyanúgy be tudják azonosítani a gyengébben sikerült cellákat, csak nem kell ugye 1 hétig pihentetni, és a környezeti változók is kevésbé zavarnak be.

Ez a video: https://www.youtube.com/watch?v=71NVtOE-a_o

A kérdésem az lenne, hogy tud-e nekem valaki a fórumtársak közül segíteni ilyen eszköz elkészítésében?

Alapvetően ez is egy a szokványos Li-ion töltési karakterisztikát megvalósító eszköz lenne, viszont attól jó pár ponton eltérne:

  • beálltható lenne a célfeszültség, amikor vált konstans áramerősségről, konstans feszültségre (szóval az ezen eszközöknél megszokott 4,2V helyett ennél alacsonyabbat is be lehetne állítani, a tűréshatár maradna 50mV)
  • a konstans feszültség fázisban azt ajánlják, hogy a cella kapacitásának 3%-ának megfelelő áramerősség elérésénél kapcsoljon le a töltő. Mivel egy cella lehet 2000mAh és 3400mAh-s is, ezért ezt az értéket (mA) is szeretném állthatóvá tenni
  • miután lekapcsolt a töltés, állítható percig pihenteti a töltő az akksit, hogy vissza tudjon hűlni
  • a pihentőidő letelte után ismét konstans feszültség fázis lépne életbe (de itt nincs áramerősség beesés miatti töltés megszakítás) egy külön álltható ideig
    • erre az időre valahány milliseces időközönként mintavételezés lenne feszültség, áramerősség és környezeti hőmérsékletre
  • a ciklusokat számítógépre szeretném átrakni, hogy grafikonokat tudjak készíteni az egyes cellákra vonatkozóan (mint a viedoban)
  • ennek a spéci töltő és mérő műszernek merítenie nem kell tudnia, azt másik eszközzel intézem, viszont több cella párhuzamos töltésére, vizsgálatára képesnek kellene lennie (4-8-16), hogy gyorsítsa a cellák feldolgozását

Szokványos töltési karakterisztika: https://batteryuniversity.com/learn/article/charging_lithium_ion_batteries

Köszönöm,
Gábor
 

Comments
lacoka
lacoka picture

Szia
Én nem bonyolítanám ennyire túl a dolgokat feleslegesnek tartom a töltési karakterisztikákat figyelni minden akku cellának megvannak a töltési és kisütési adatai egy cellának általában 1-2A töltésre elég ha eléri a max feszültséget 4.2V és az áram lecsökken 100 mA-re fel van töltve ki kell kapcsolni semmilyen utólagos töltést nem igényel
önkisülésnél én azt értem hogy ha feltöltöm az akkut és 1 hónap vagy fél év után lemérem hogy terhelés nélkül mennyit csökkent a feszültsége de ezzel nem lehet megállapítani semmit ezután nem lehet párosítani az akkukat
akkukat párhuzamosan kötni csak azonos típus kapacitás és belső ellenállás alapján lehetne
kapacitás alapján össze lehet válogatni ha egy feltöltött akkut kisütsz egy ellenálláson egy meghatározott feszültségig 2.5-3V vagy pontosabb ha a feszültségtől független állandó árammal sütöd ki
erre alkalmas ez a készülék ezzel grafikont is lehet rajzolni
https://www.aliexpress.com/item/4000101506981.html?spm=a2g0o.productlist...
mérni kellene az akkuk belső ellenállását is
https://www.aliexpress.com/item/4000080751855.html?spm=a2g0o.detail.1000...
( miután lekapcsolt a töltés, állítható percig pihenteti a töltő az akksit, hogy vissza tudjon hűlni ) 1-2A-tól nem szabad melegedni
( bemutattak egy gyorsabb és pontosabb módszert is arra, hogy a cella önkisülését 2 órán belül megmérjék és ezzel ugyanúgy be tudják azonosítani a gyengébben sikerült cellákat ) az önkisülés a terheletlen állapotba levő akku feszültség csökkenése 2 órán belül ez néhány tized vagy század volt ez erre nem alkalmas
a gyengébb cellákat csak kapacitás méréssel tudod kiszűrni kisütni 2.5-3V-ig
cellák kapacitás szerinti össze hasonlítására ez is használható
https://www.aliexpress.com/item/4000146655341.html?spm=a2g0o.productlist...
( Alapvetően ez is egy a szokványos Li-ion töltési karakterisztikát megvalósító eszköz lenne) nem értem ez miért fontos neked ? azonos típusú gyártmányú akkukat lehet párhuzamosan kötni ezek egyforma karakterisztikájúak nem írtad de mondjuk 5 egyforma gyártmányú akku van párhuzamosan kötve ezeknek a töltő áramuk adott 5-10A ezekből össze állítva az akkupackot erre kell egy BMS ami figyeli a csoportok és az össz feszültséget és ha töltéskor ezt eléri leállítja a töltést nem kell túlbonyolítani
ezt a biztosíték drótos megoldást sem értem törekedni kellene a minnél kisebb belső ellenállásra egy 0.15 vagy 0.2x8mm széles szalag jobb megoldás lenne mint cérna vékony dróttal össze kötni a cellákat ráadásul ezeket forrasztani kellene a meleget meg az akkuk nem szeretik nem is ajánlják

0

korposg
korposg picture

Szia!

Köszi a linkeket, segített elindulni a témában.
Lehet nem laboratóriumi pontossággal fog működni, de az eddig alkalmazott módszerekhez képest jobb: https://www.best-microcontroller-projects.com/ina219.html
A felvetéseidet értem, elfogadom, töbségében az a járt út, viszont nem tökéletes, úgyhogy ez a projekt arról szól, hogy valami mást szeretnék kipróbálni.

"minden akku cellának megvannak a töltési és kisütési adatai egy cellának általában 1-2A töltésre elég ha eléri a max feszültséget 4.2V és az áram lecsökken 100 mA-re fel van töltve ki kell kapcsolni semmilyen utólagos töltést nem igényel"
Értelek, viszont nem szeretnék 4,2V-on tárolni egy napig se egy cellát se.

"önkisülésnél én azt értem hogy ha feltöltöm az akkut és 1 hónap vagy fél év után lemérem hogy terhelés nélkül mennyit csökkent a feszültsége de ezzel nem lehet megállapítani semmit ezután nem lehet párosítani az akkukat
akkukat párhuzamosan kötni csak azonos típus kapacitás és belső ellenállás alapján lehetne"

Az elmúlt két évben számos cikket és videot néztem meg a témában, és sok párhuzamosan kötött cella esetén megoldható a sorok kapacitásának kiegyenlítése (nálam 13S11P van, a sorba kötések között az eredetileg lemért cella kapacitásokkal 35 509 - 35 529 mAh között van minden sor. Viszont a cellák gyártási technológiája miatt 5-10% szórás van a kapacitásban (cellánként nézve). A berendelt 160 cellából (egy gyártási sarzsból egy 180as boxból lettek kivéve) a középső 143 cellát kiválasztva 3 070 - 3 379 mAh a szórás. Ha ennél kisebbet szerettem volna, akkor exponenciálisan több cellát kellett volna rendelnem, nem csak 10%-kal többet). A cellák kapacitása, belső ellenállása és töltés/merítés közbeni hőtermelése alapján válogatott cellák esetén is a voantkozó vloggerek arra lettek figyelmesek, hogy a pakkokon belül véletlenszerüen megjelennek hőtermelő cellák idővel. Páran már eljutottak addig a gondolatig, hogy az önkisülésben (a cella kémiai állapota) lehet az ok, viszont nem tudják ezt igazolni, mert az elején csak kapacitás, ellenállás és hőmérséklet vizsgálatokkal párosították a cellákat.

"1-2A-tól nem szabad melegedni"
A melegedést ne úgy értsd, hogy forró lesz, pusztán a töltés/merítés előtti nyugalmi állapotban a környezeti hőmérséklettel egyezik meg a hőmérsékletük, a töltés/merítés közben viszont megemelkedik valamelyest, amit eredetileg belinkeltem videot, abban pedig kiemelték, hogy a hőmérséklet nagyban befolyásolja az eredményeket (akár az 1 fok eltérés is). https://www.researchgate.net/figure/Temperature-rise-of-selected-18650-and-21700-cells-during-current-flow-at-an-ambient_fig6_328396021

"azonos típusú gyártmányú akkukat lehet párhuzamosan kötni ezek egyforma karakterisztikájúak nem írtad de mondjuk 5 egyforma gyártmányú akku van párhuzamosan kötve ezeknek a töltő áramuk adott 5-10A ezekből össze állítva az akkupackot erre kell egy BMS ami figyeli a csoportok és az össz feszültséget és ha töltéskor ezt eléri leállítja a töltést nem kell túlbonyolítani"
OK, ez így van, viszont itt nem a pakkot akarom lemérni, hanem amikor veszek cellákat, akkor magukat a cellákat, hogy még jobban összeillők kerüljenek be a pakkba, hogy a pakk sokáig jó szolgálatot tegyen.

"ezt a biztosíték drótos megoldást sem értem törekedni kellene a minnél kisebb belső ellenállásra egy 0.15 vagy 0.2x8mm széles szalag jobb megoldás lenne mint cérna vékony dróttal össze kötni a cellákat ráadásul ezeket forrasztani kellene a meleget meg az akkuk nem szeretik nem is ajánlják"
Az ötlet a Tesláé. Arra jöttek rá (nem ők, mindenki), hogy az összeforrasztott cellák tandemben működnek, viszont a gyártási technológiából adódik, hogy lesz olyan cella, ami előbb kezd el nagyon betegesen viselkedni. Ha a régi bevált módszerrel lenne összerakva a Tesla 8000 cellája, akkor az történne, mint egy laptop akksival. A betegeskedő cella hőtermelésbe kezdene, amivel a körülötte lévő cellákat is károsítaná és ez egy megállíthatatlan folyamat. 2-3 évente 5-10 millióért senki nem akarna akku pakkot cserélni a kocsijában. Úgyhogy előjöttek ezzel a biztosíték drótos ötlettel. A bus barhoz egy 1-2cm hosszú dróttal van hozzákötve a cella, ami pár amper (5?!, már nem emlékszem) felett elég. Így a nagyon betegeskedő cellák leválnak, és nem gyilkolják meg a körülöttük lévő cellákat a hőtermelésükkel. Ez is hozzájárul ahhoz, hogy több százezer kilométer után is 80% feletti kapacitással szaladgálnak a Teslák. Keress rá, nem forrasztják, ponthegesztik (én is ponthegesztetettem mind a 143 cellára a drótokat). Viszont a fent emlegetett vloggereknél az így összerakott pakkoknál is megfigyelték, hogy egy idő után lesznek olyan pakkok, amik feszültsége gyorsabban emelkedik töltés alatt, és hamarabb merül merítés alatt, és hőkamerával rátaláltak azon cellákra, amik elmásztak (kémiailag más ütemben öregedtek?!). Viszont több esetben is a biztosíték drótok nem égtek el ezen celláknál. Úgyhogy látszik ez sem tökéletes megoldás (szerintem amúgy az lehet, hogy túl kicsi a töltőáram és a terhelés is ahhoz, hogy el tudjon égni a drót, mert lehet 5 ampereset vettek, de mivel még nem annyira rossz a cella, míg a többiek 1 ampert vesznek/adnak le, addig ez mondjuk 3 ampert (de ugye ez kevés a drót elégetéséhez, viszont biztos, hogy 2 amperrel termeli a meleget)).

Erre majd egy másik projektben keresek megoldást (szerintem kell majd egy 4-5 amper közötti rövid ideig tartó töltés, ami kellően magas lesz, és az átlagnál jobban elöregedett cellák közül ami 5 ampernél többet fog felvenni, annak elég a drótja és kiszáll a buliból. Viszont ezt nem a bicikliben és nem a hermetikus csomagolásukban szeretném majd kipróbálni. Előtte majd kisérleti pakkokon)

0

lacoka
lacoka picture

legolcsóbb akkuk most 20db-nál kb 550ft darabja vettem belőle jók lentebb láthatók a vissza jelzésemnél a mérési eredmények nem feltétlenül kell itt a tökéletességre törekedni felesleges energia idő pénz kidobás soha nem fog megtérülni
https://www.aliexpress.com/item/4000730754212.html?spm=a2g0o.detail.1000...

0

Mosószaki
Mosószaki picture

Szia!
Nagyon alapos és okos elméleti fejtegetésbe kezdtél. 
Az az egyetlen baj, hogy ha ténylegesen használid is azt a pakkot és tényleg a kíméletessegégre mész rá a kapacitás helyett, (20~80%) akkor is örülhetsz, ha 1200~1500 ciklust kibír. 

A teslában drágább cellák vannak... 

0

korposg
korposg picture

Szia!

Igen, a mostani pakkot messze nem használom a végletekig. Cellákra visszaszámolva 3,15-4,1V között használom őket, max 1,5A terheléssel mertésnél, töltésnél 1A alattit kapnak. Gyerek, munka mellett ha évi 50 ciklus kerül beléjük, már lehet sokat mondok.

Panasonic NCR18650BD-ket használok, ezeket a B-ket fejlesztették már a Teslával közösen (elvileg). Kíváncsi vagyok, hogy az új típusok, amiknél nem csak a mérettel játszanak, hanem a belső kialakításon is változtatnak, hogyan befolyásolja majd az öregedést.
 

0

Mosószaki
Mosószaki picture

Nem fogja megfogadni, és kereslek telefonon! 

0