Leaf akkumulátor

Sziasztok!

Gondoltam, itt teszem fel a kérdésemet, mert nem találtam rá jobb felületet, és alapvetően Li Ion akkuról szól.

Szóval nézegettem mostanában "régi" azaz 2015-17 körüli Nissan Leafeket. Alapvetően jó kocsinak tartom, számomra ma is megállná a helyét. A tervem az lenne, hogy vennék kb. 50%-os állapotú akkumulátorral egyet (lehetőleg 30 kWh-s pakkal) és első körben a környéken való furikázásra használnám.
Természetesen nem ez lenne a végleges állapot, hanem ma már kapható (elvileg) legálisan beépíthető, jóval nagyobb kapacitású CATL cellákból összeszerelt Leaf akkumulátor is, amit megfelelő cég papírozva beépít. Nem olcsó, többe kerülne mint maga az autó használtan, de ez nem feltétlenül baj, hiszen ezzel együtt is sokkal olcsóbban jutnék jól használható villanyautóhoz, mintha vennék egy "mai" autót iszonyat pénzért. Azért idézőjel a mai, mert nekem a 80-as évek vége utáni autók közül mind mai...

Ami miatt kérdéses a dolog: az 50%-os akku azt jelenti, hogy a 30 kWh helyett úgy 10-15 kWh belemegy még? Milyen gyorsan fog öregedni a továbbiakban? Nőhet a tűzveszélyessége?

Egyébként csere esetén a megmaradt akku még nem a kukába vagy a MÉH-be menne, hanem a napelemes termelésemet tenném el napfény nélküli órákra. Erre több megoldás is van, nem kell túl sokat fejleszteni rajta.

Szünetmentes

Sziasztok! Egy szünetmentes tápban van egy egy ceruzaelem méretű Li-ion akku, amit egy TP4056 tölt.
Hosszú távon mennyire tolerálja az akku azt, hogy a töltőármkör kb. 2 percenként bekapcsol 15-20 másodpercre?

3,96 volton szeretne lenni. Ezt 10+ évig is elviseli, a 4V is még beleférne.
Csak sajnos a TP-t nem lehet átállítani.
Én az ilyeneket egy 4 voltra állított step konverterrel oldom meg, az első ilyen tákolmányom most 3 év körüli lehet, még semmi jelét nem mutatják a cellák hogy fáradnának pedig azóta szinte folyamatosan 4 volton vannak. Ráadásul ez a projekt egy már használt laptopakku cellákból készült. Balanszer sincs, 3 év után 0,01V eltérés van a 6 cella között.
3,99 3,99 4,00 4,00 4,00 4,00 V.

Ez konkrétan a házi tákolmányú hordozható számítógépem szünetmentese, 3 éve alatt 99,99%-ban töltés alatt volt.
A módszer enyhe hátránya a kb. 8-10%-al kevesebb kapacitás.

Ugyanilyen megoldással, most építettem LFP cellákból kis szünetmentest.
3,65V helyett 3,35volton fogom őket tartani és az idő majd megmutatja jól gondolkodtam-e.

Azt értem, hogy a 4 V-ot elviseli hosszú távon, de a TP 4,2 V-ra tölti. Az éjjel azt álmodtam, hogy a töltő bemeneti feszültségét elveszem amíg az akku 3,8 V felett van. Igy megszünne a szinte folyamatos töltögetés. Lehet, hogy túlaggódom a történetet, de szeretném ha sokáig életben maradna az akku.

A módszer ismert, viszont így meg a fogyasztástól függően lesz óránként-naponta-hetente, akármekkora időnként egy 40%-os ciklusa a cellának.

Egyáltalán nem aggódod túl.
Maga litium kémia alkalmas ups üzemre méghozzá ugyanolyan módon mint a régi jól bevált PB kémia.
Ott is ugye 2,4V a vízbontási határ, 2,5V körüli a 100% töltöttség, az ups üzemben mégis 2,3V a folyamatos szintentartási feszültség. /cella.

Ráadásul a li-ion önkisülése nagyságrenddel kisebb mint más kémiának. Már a lfp is sokkal rosszabb ezen a téren.

Vagyis ha "babusgatjuk" ups üzemben, könnyen elképzelhető a 15+ éves működés.

Azért nem tudom kipróbálni mert ha most felakasztok 1darab 18650-et egy 3,96V töltőre, és ha tényleg elmegy 15-20 évet, valószínű nem fogom tudni dokumentálni mert 61 éves vagyok és lehet 20 év múlva ez a fórum se lesz meg.

Úgy érzem, mégsem a TP bemenő feszültségének mókolásával fogom módosítani. Van neki egy engedélyező lába. Már levettem az IC-t a panelről, sniccerrel körbevágtam a 8. láb padját, hogy ne legyen fixen a betápon, így azt tudom majd piszkálni. Alacsony szinttel lehet tiltani, ha jól látom az adatlapon. Ágyúval verébre, de egy smd attiny13 (ez van a fiókban) fogja figyelni az akku feszültségét, és ha szükséges, engedélyezi a töltést. Így gond nélkül tudom tartani a 3,8-4.0 V közöti feszültséget, ráadásul helyet sem igazán foglal, ami lényeges szempont. Úgy sejtem, én sem fogom megtudni meddig bírja így az akku, én is a 63. évemet taposom...

Apró bibi az elméletedben (bár a te projektedben valószínűleg nem releváns), hogy az akku töltöttségét nem a feszültségszintből lehet pontosan megállapítani, hanem a töltő áram csökkenéséből. Tehát ha eléri a töltési végfeszültséget Li-ion -nál 4.2V -ot, ott a cella még nincs feltöltve. Itt kb 40-60% a töltöttsége a cellának. Ekkor annyi történik, hogy a töltő átkapcsol feszültség generátoros üzemmódba, és ha a töltőáram mértéke a névleges kapacitás kb 1/5 és 1/10 értéke közé csökken, akkor szoktak kikapcsolni a töltők.

Hoztam is két grafikont ennek szemléltetésére.

Ui.: A képen ugyan nem látszik, de töltés közben a következő a helyzet:
A bal oldali cella a CC szakaszban 926mAh kb 47% töltést vett fel, a többit utána.
A jobb oldali cella a CC szakaszban 1143mAh kb 61% töltést vett fel, a többit utána.

A 15% -os eltérés annak tudható be, hogy ezek bontott laptop cellák, tehát a használatuk is eltérő,
és nagy valószínűséggel a márkájuk is. Új celláknál nem ilyen feltűnő a különbség.

Tehát ha 4.2V -nál megszünteted a töltést, kb 40-60% -os töltöttségi szinten lesz a cellád.
Ez nem probléma, csak jó ha tudod, és figyelembe veszed, ha szükséges...

A leírásod valós, viszont nem minden lörülmények között van így.
Különösen nem akkor ha a töltőáram alacsony a cella kapacitásához képest.
1C körül töltve valóban pontosan úgy van ahogyan leírtad.
Viszont ha egy pl. 3500mAh cellát csak 500mA-rel töltögetünk, ott már nagyon jól követi a cellafeszültség a töltöttségi állapotot.
Ha eléri a tökmindegy mit, legyen 4,2V, akkor ha a CV jól tartja, az 500mA már előbb még lejjebb fog menni ahogy közeledünk a konstans 4,2 volthoz.

Minél gyorsabban töltünk, annál inkább közeledünk a te általad leírtakhoz.
Extrém esetben 3-5C töltőáramnál már 4,2V a cella de a töltöttség csak 50-60%.
Igen ilyenkor nagyon hosszúra nyúlik a CV 4,2 volton tartva a maradék töltés bevitele.
Tipikus e-car villámtöltés. 20 perc alatt 50-60% de snitt, lehet leakasztani a töltőfejet mert a maradék 40-50% az 2 óra alatt megy bele.

Nekem 2 éve megy a tapasztalatszerzés, a kis liion alapú napelemes rendszeremmel.
A töltőáram maximum 0,2C (360Ah/60A) de jellemzően 0,17C,
a kisütés meg max. 0,4C (125A) ezért nálam az akkupakk feszültsége hajszálpontosan megegyezik az éppen aktuális töltöttséggel.
Ránézek a voltmérőre, pl. 26V és megmondom +-3 óra pontossággal hogy ha nem lesz napsütés akkor holnap délután 14 óráig tudja vinni a házat.
És nekem se bms se akkumanagement nincs csak egy szem voltmérő.

Ha a kollágának ez áll fennt, vagyis a töltőáramhoz képest eléggé nagy a cella, nagyon pontosan meg lehet mondani az épp aktuális töltöttséget.

Ez a módszer LFP kémiánál, mivel a feszültséggörbe nagyon lapos sajnos nem működik. Oda kell egy akkumanagement egység ami a bevitt-kivett értékek és ezek hosszabb távú tanulása és statisztikája alapján megmondja hány %-on van a pakk.

Ha a TP eneble bemenetet nem így hanem pl. egy TL431-el kialakított faék egyszerű kapcsolással vezéreled, azzal elérhető a konstans 4 vagy akárhány volt.
Szerintem. Nincs ilyen modulom nem tudom kipróbálni de a módszer máshol működött nekem.
Nincs egy akárhány MHz-en ketyegő mikrokontroller csak egy faéknél egyszerűbb analóg megoldás.

De kinek a pap, kinek a papné

Igen igazad van, én ezt nem vettem figyelembe, mert nem szoktam alacsonyabb töltési rátát használni cellaellenőrzés közben. Mindig törekszem az 1C töltési és kisütési értékre teszt közben.

Viszont a felvetésed alapján készíttettem egy becslést az AI-val amit táblázatba foglaltam.
A felső táblázatban egy általam ellenőrzött használt cella adataival, alatta pedig egy új cella becsült belső ellenállású cella adatai láthatóak.

A táblázatból kiolvasható, hogy a kisebb töltőáram a CC szakaszban kb mennyi + töltöttséget jelenthet százalékos formában kifejezve Li-Ion cellánál. Nagyjából szintén 40-60% jött ki.

UI.: Használt cellánál nagyobb a különbség, viszont új cellánál kisebb elvileg.

Konklúzió, hogy a CC szakaszban kb 55-65% tölthető be.
A maradék 35-45% a CV szakaszban töltődik be.
De pontosabb adatot szerintem csak valós méréssel lehetne meghatározni...