avatar_maxi

Исследование зависимости емкости LiFePO4 аккумулятора от температуры

Автор maxi, 03 Янв. 2015 в 21:56

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

maxi

Пришли мои долгожданые акумуляторы и ватметр и еще много чего.
Много видел споров по поводу потери емкости в минус , вот хочу провести исследование как в академии учили. Все строго по приборам .
А то тут меня некоторые TRO-ли уже "затычками в дырки"  обзывают, будто я ничего не умею,а у него ее нет.
Так вот я знаю много чего.
Исследование разделено на 3 этапа
1- создание следящего инструмента
2- непосредственно эксперемент в квартире и на балконе.
3- Выводы.

1 - уже почти придумал схему которая будет отключать аккумуолятор при разряде ниже выставленного.
Но некоторые вопросы остались.
А аккумуляторы вот такие



Они красивые , мне нравятся.
Над схемой сейчас работаю , буде пожже., критика приветствуется
Спойлер
, ( только пожалуйста TRO - проходите мимо и не трольте меня.)

илс

[user]maxi[/user], как же вас не троллить, если выпишите такие смешные вещи:

Цитировать
1 - уже почти придумал схему которая будет отключать аккумуолятор при разряде ниже выставленного.
Дело в том, что эти схемы давно придуманы до нас и называются БМС (BMS).  :kidding:

Сама идея интересная. Но к ваттметру, (уже) есть вопросы. Врет он, довольно здорово.  :ah:
Ну и купите себе БМС, не мучайтесь, как при царском режиме.  ;-D
==
Еще методики важны. Дайте описание методик. Иначе пшик, получится.  :neg:

maxi

НЕт , это не академический подход.
Исследование должно быть чистым. Если оно касается Хедвея - то только хедвей и должен быть.
Иначе это не корректное НИОКР , вдруг БМС не настроена.
Да и мне самому интересно что то спаять а не купить у Китая.
Ну пуст врет , важно не абсолютное значение , а график изменения. Ваттметр то будет в одном и том же температуре.

А методика проста
- емкость при 22*
-                   10*
-                   0*
-                   -10*
при токе 5А , например.

илс

[user]maxi[/user], сделайте усилие. Старайтесь писать на грамотном русском языке.
===
Насчет нечистоты академического подхода, опять, повеселили.  :facepalm:
Ну да ладно. Измеряйте. Выкладывайте.
Хотя в методике  - куча изъянов, которые могут заметно исказить точность и корректность измерений. В т.ч. и по хедвеям.  :hello:

maxi

Вот моя схема слежения , теоритически работает безупречно.
Практически начинаю паять .
через пару дней ну максимум 3-4 дня спаяю.
Ошибок кажеться нет.[user]илс[/user], скажите пож. в чем изьяны ?
что бы сразу правильно делать.?






илс

Я писал про изъян в методике.
А не в схеме, которую видеть, не мог.
===
Пока непонятно, где именно будет располагаться ваттметр? Рядом с элементом или (работать) при комнатной температуре?
Как именно будете регулировать температуру?

maxi

Не , ну понятно что вы говорили об изьяне не на схеме.
А в методике.
ЦитироватьХотя в методике  - куча изъянов, которые могут заметно исказить точность и корректность измерений. В т.ч. и по хедвеям.
Об них я и спрашивал. Просто не хочется сделать эксперемент , потом его забракуют 
Спойлер
к сожалению так часто делают , хотя и не позлобе
и потом снова переделывать уже нет настроения. Поэтому и хочу знать все ошибки наперед.
\\\\\
Ваттметр - это коробочка с буквой W , у нее 2 провода силовые и 2 провода внешнее питание , потому что от 3.3 вольта он не работает.

Выносится в холодильник будет только батарейка . Подключена она будет толстым медным проводом 8 AWG.
Регулировать температуру просто цыфровым  регулятором на холодильнике ( мирозильнике)  , он сравнительно точный , проверял лабораторным ртутным термометром.
Сначала я хотел на бакон выносить батарейку , но у нас потеплело . поэтому буду в холодильник помещать.

илс

Да, правильно. Ваттметр должен оставаться снаружи. Иначе есть риск, что будет привирать при разных температурах.
Еще по ваттметру. Видимо вы планируете измерять емкость в ампер-часах?
По хорошему, надо бы в ватт-часах.
А для этого, надо сообщить ваттметру, реальное напряжение элемента.
Как решить эту проблему, не подскажу.  :bn:
Как вариант, мерять емкость батареи. Ваттметр начинает работать от 6-9ти вольт, если я не ошибаюсь.  ;-)

TRO

Цитата: илс от 04 Янв. 2015 в 23:41
...
Еще по ваттметру. Видимо вы планируете измерять емкость в ампер-часах?
По хорошему, надо бы в ватт-часах.
А для этого, надо сообщить ваттметру, реальное напряжение элемента.
Как решить эту проблему, не подскажу.  :bn:
....
Так ватметр меряет напряжение банки на силовых концах, поэтому о напряжении банки он прекрасно знает, а питать его [user]maxi[/user] будет по сигнальным, там разъемчик есть для этого (по крайней мере на моих трех штуках с таким же внешним выдом). Кстати ватметры в таких корпусах не поймешь какого качестве, схемы во всех трех разные. В одном есть два подстроечника которыми можно калибрануть ток и выставить его ноль (напряжение не подстраивается, и подвирает на полтора процента). А у второго и третьего вообще подстроек нет, но точность у него (вернее вес младшего разряда) в пять раз лучше (процессоры разные). Короче его желательно вскрыть, и при наличии подстроечников калибрануть.

Спойлер
[user]maxi[/user], ты уж извини, но за
Цитироватьнекоторые TRO-ли
я тебя минусанул, и за оскорбления в мой адрес буду это делать впредь, как и за другие глупости если они будут, ты ведь не гнушаешься минусовать мои посты почти пятилетней давности в гонке мести, видимо посвежее ничего не нашлось, значит и меня ничего не сдерживает, правда?  :kidding:.

Цитата: maxi от 03 Янв. 2015 в 21:56( только пожалуйста TRO - проходите мимо и не трольте меня.)
Ну тролить пожалуй не буду, а явные глупости и хамство не пройдут, от человека советующего парафин из стеклоткани дома в духовке отжигать - чего угодно ожидать можно. В обшем командовать мной не надо  ;-).


Wahoo 2012 29er, +собран складной двухосис на раме"Land Rover" 69er с эл. мотором, и и МОНОКОЛЕСО

илс

ЦитироватьТак ватметр меряет напряжение банки на силовых концах, поэтому о напряжении банки он прекрасно знает, а питать его  maxi будет по сигнальным, там разъемчик есть для этого (по крайней мере на моих трех штуках с таким же внешним выдом).
Да, да, действительно знает.
Это я, чего-то тупанул.  :fool:
У меня несколько ваттметров. Ради прикола, я их включал последовательно и все показывали разную емкость.  ;-D
Путем сравнения токов и напряжений, выбрал самый точный и пользуюсь им для разрядных тестов.
===
Хотя, в данном конкретном тесте, важна относительная емкость. Поэтому, даже если разница будет в попугаях, думаю это устроит всех, и автора, и читателей.  :-)
Спойлер
Народ, прекращаем минусовать за дело и без. Берите пример с меня. Я первый НИКОГО не минусую. И отвечаю редко, т.е. не всем, а только полным идиотам  :kidding:

илс

ЦитироватьВот моя схема слежения , теоритически работает безупречно.
Практически начинаю паять .
через пару дней ну максимум 3-4 дня спаяю.
Когда будете паять, помните, что альтернатива есть, по цене 3USD за штуку.  B-)
Там заявлено 2,3А. Но думаю, если припаять внешний ключ, то 10А, будет держать, без проблем.  :hello:

http://www.aliexpress.com/item/1s-lifepo4-battery-cells-bms-pcm-3-6v-2A-work-current-8pcs-lot/2046105700.html

Андрей СШ

Есть подозрение, что экспериментальную установку можно сделать проще, фукциональнее и точнее.

Нужна ардуина, балластный резистор и один транзистор.

Будет считать энергию, отключать нагрузку и писать логи в компьютер. Для эстетов к ней можно и термодатчик подключить.

aleks17121960

Меняется внутренее сопротивление,но не емкость.Другое дело,при конкретном токе меняется отдача,если ток достаточно велик.Так примерно от 0.2С и выше.Тогда АКБ отдаст в при минусовой температуре меньше,но не опустеет при этом.
Делай,что должен,и будь,что будет...

илс

[user]aleks17121960[/user], учитывая, что емкость ХИТ есть произведение мощности (Вт) на время (ч), очевидно, что рост импеданса снижает мощность  и соотв. емкость аккума.
Так что, утверждение о том, что низкая температура понижает емкость, вполне корректно.
Также корректно утверждать, что на величину измеренной емкости, сильно влияет разрядный ток.
Если не ошибаюсь, большинство производителей, заявляет емкость, при токе всего лишь 0,3С.
При этом, мы ездим от 0,5С и выше.
Поэтому да, ТС следует так рассчитать нагрузочное сопротивление так, чтобы ток был не ниже 0,5С.   :exactly:

maxi

Цитата: Андрей СШ от 06 Янв. 2015 в 07:14
Есть подозрение, что экспериментальную установку можно сделать проще, фукциональнее и точнее.

Нужна ардуина, балластный резистор и один транзистор.

Будет считать энергию, отключать нагрузку и писать логи в компьютер. Для эстетов к ней можно и термодатчик подключить.

нЕ , Я ардуины не знаю.
Пока тестирую банки при нормальной вкомнатной температуре.
Вот нашел простой как для начинающих симулятор, до этого пытался освоить ПРотеус .
но он как то не пошел , сложно сильно.
http://radio-hobby.org/modules/tdmdownloads/singlefile.php?cid=2&lid=2

А с крокодилом все просто и понятно. как раз для шклольников и младших классов что бы быстро освоить электрорадиотехнику и не сжечь кучу дорогих реальных  деталей.

В симуляторе если нарушили мощность - то деталька прикольно бахает с черным дымом.


Цитата: илс от 06 Янв. 2015 в 17:54

Поэтому да, ТС следует так рассчитать нагрузочное сопротивление так, чтобы ток был не ниже 0,5С.   :exactly:

Да именно так ток и будет.даже чуть больше.
резистор из нихромки толстой.
в момент подключения к ячейке , ток 11 А , потом сразу падает до 8 .5 А . и плавно дальше.


aleks17121960

[user]илс[/user], вы утверждаете,что мощность и емкость взаимосвязаны?Это очень смело!Тоесть,если два АКБ одной емкости и напряжения,но с разным максимальным током-окажутся разной емкости?На самом деле убедится в моей правоте просто-"кончившийся" при минусовой тепмературе АКБ нагреть до комнатной и проверить остаток.
Делай,что должен,и будь,что будет...

илс

ЦитироватьТоесть,если два АКБ одной емкости и напряжения,но с разным максимальным током-окажутся разной емкости?
Что за странный вопрос?
Сформулируйте его попонятнее. Может в нем и есть смысл, но я его не понимаю, сорри.  :pardon:
===
Связь емкости и мощности, проста, как 3 рубля. Емкость измеряется в ваттчасах. Не забыли об этой (смелой) формуле?
При этом, емкость будет разной, при разном разном разрядном токе. Это совершенно естественно  и отражено в даташитах производителя ХИТ.  :exactly:

Андрей СШ

Связь между ёмкостью и мощностью (и как следствие температурой) - это просто особенность сложившейся методики измерения ёмкости. Можно считать это багом, но на самом деле эта особенность методики отражает тот факт, что требования к мощности аккумулятора не зависят от температуры (а сама мощность зависит)

ЦитироватьСогласно эмпирическому правилу Вант-Гоффа при повышении температуры на 10 К скорость многих реакций увеличивается в 2 – 4 раза
Если при разряде устанавливать ток, с учётом температурного коэффициента, то можно получить другую ёмкость, но такая цифра будет мало полезна.

maxi

Все никак не доведу тестирование емкости даже при вкомнатной температуре, сесия то-се ,
а в холодильнике еще даже рано думать. Не думал что это так времязатратно.
Вот почитал датащиты и вопрос возник к знающим ?
Лифер положено отключать от зарядного при токе зарядки = 0.05С и при напряжении 3.65В.
Ежели я хочу сохранить его подольше работоспособным , как лучше делать -
не коптить его до тока 005С а отключать раньше , например при токе 01С , но что бы залить всю емкость поднять напряжение до 3.7-3.8 В .
Или же наоборот , держать под током дольше ,  отключение зарядки производить при 0025С но напряжение выставить поменьше, например 3.55В.
Спс.

илс

ЦитироватьНе думал что это так времязатратно.
А вас предупреждал, что любые самоделки - это оч. времязатратное удовольствие.
Именно поэтому, я принципиально перешел на готовые изделия ...и вам того советую.  :exactly:

ЦитироватьЕжели я хочу сохранить его подольше работоспособным , как лучше делать -

Чтобы сохранить подольше, можно слегка недозаряжать. Напр. прекращать заряд на 3.6В, и  на сравнительно небольшом токе (напр. 0,025С)
Но, смысла в этом нет. Лифер, почти вечный, по циклам. А через 10 лет, (наверняка) появятся более легкие и емкие батареи.
Поэтому заряжайте до 3,8В и наслаждайтесь полной емкостью ЛЖФ.  :hello:

alayf78

Илс,боюсь вас расстроить,но похоже дальнейшего взрывного роста научно-технического прогресса не будет. для этого просто нет ресурсов :kidding:
улучшения существующих технологий могут быть максимум на 10-15% по отношению к предыдущему поколению ,но  не более,а не в разы,как ранее это было.
материально-техническая база 20 века не позволит куда либо существенно вырваться,к тому же глобальный прогресс остановился на 85%.
это значит,что улучшения будут в пределах жизни одного поколения малозаметны,как это и было ранее,при средневековье,увы :kidding:
все что сейчас выпускается промышленностью-это задел 70 годов  20 века. далее задела уже не было...

Лифер кстати это одно из очень удачных и по большому случаю случайных пропущенных открытий,которое должно тоже в те годы случиться было,но случилось на 30 лет позднее.
человечеству сейчас можно и то неспешно  продвинуться по моему мнению лишь в генетике и медицине,но это довольно скользкий и опасный путь.
в общем запасайтесь лифером и живите счастливо,Аминь ;-)

Скорость,Дальность,Дизайн,Цена. Выбери только три

Андрей СШ

#21
Цитата: илс от 15 Янв. 2015 в 01:39
Именно поэтому, я принципиально перешел на готовые изделия ...и вам того советую.
Цитата: alayf78 от 15 Янв. 2015 в 01:57
...похоже дальнейшего взрывного роста научно-технического прогресса не будет.
Наверное здесь есть какая то связь.

ЦитироватьЕжели я хочу сохранить его подольше работоспособным , как лучше делать -
где то на этой странице в таблице 4 и рисунке 5
http://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_prolong_lithium_based_batteries
хотя там данные для литий-кобальтовых батарей




SkiperX

[user]alayf78[/user], Добавьте только, что это Ваше личное мнение, и не более.
Полтора века назад в Америке предпринимались попытки упразднить Патентное Бюро - мол, уже ведь все открытия сделаны... Тогда мир еще не догадывался, что в дальнейшем будут изобретены телефон, автомобиль, космический корабль...


IvanM

Лучше Литийжелезофосфатных могут быть литий-иттриевые аккумуляторы, я так понял это модификация литийжелезофосфатных. Их предлагал привезти в своей теме Kol. Согласно даташита (ссылки с картинками к сожалению протухли, хотя есть описание http://vinson-guangzhou.com/market/batteries/wb-lyp40aha/) их можно заряжать на морозе, у них больше циклов и верхнее напряжение 4-4,25В.
По моему идеальный вариант для замены аккумулятора в авто, если бы не цена.
1.Forward+Miniкрошка+Mark2+20S7P Sanyo 18650GA
2.Самовар+Quanshun 3кВт+Kelly+20S1P пакеты-монстры

TRO

Три месяца уж прошло... Дело будет? Или все, сдулся?

Wahoo 2012 29er, +собран складной двухосис на раме"Land Rover" 69er с эл. мотором, и и МОНОКОЛЕСО

ктктк

Вчера произошло какое то чудо. Катаясь один раз туда(и не важно куда-обратно то туда же возвращаться,а значит не весь маршрут с горки), а потом обратно моя жена проехала не крутя педали на акке лифепо4 10а/ч  37.5 км -при этом акк до конца не разрядился(даже ни разу не отключился) и еще точно провез бы ее 3-4 км(опыт имею исходя из показаний 3 лампочек на ручке газа). Я ехал рядом на другом эл.веле и все видел. И это все при том что я ни разу на ее велосипеде не проезжал более 18-25 км.в зависимости от ландшафта и температуры(я вешу 90), а она сама ранее не проезжала более 30 км(ее вес 55 кг). Вчера было жарко, велы заряжались вчера  перед поездкой до конца(не хотелось брать еще по одному имеющемуся акку из-за веса и планирующейся недалекости поездки). Как объяснить если оба велокомпьютера показали одну и туже дистанцию(ну точно не перепутали)?

tmiaer

Итак, раз автор исчез, вброшу результат своего тестирования.
Так как отдельных лиферных ячеек у меня на текущий момент не водится, эксперимент проводил с готовой китайской сборкой 48В (16S) 12Ач по надписи на упаковке.

Ранее измеренная фактическая емкость при заряде до 56В (3.5В на банку) и последующих разрядах при комнатной температуре токами от 0.1С до 0.5С до отключения БМС (2В на банку) составляла 11Ач ровно (надо отдать должное китайцам, спасибо, что не пять :-D). Запасенная энергия 550-560Вт*ч.

Вновь заряженное до 56В изделие восточной промышленности было помещено на сутки в морозилку с температурой -20 градусов. Далее, не отрывая от ботвы не доставая из морозилки, был произведен разряд током около 0.4С (на текущий момент более мощной нагрузки под рукой не было) до той же отсечки в 2В на банку. Емкость составила 10.8 А*ч (98% от измеренной в тепле), энергия 500Вт*ч (89%, значительная просадка напряжения на холоде дала о себе знать). Температура внутри сборки на момент извлечения на свет после разряда составляла +18 градусов (!), но морозилка справилась и пельмени не пострадали  :-).

Пики на холодном графике- случайные кратковременные отключения из-за кривых рук, но позволяющие оценить внутренее сопротивление (правда не самих банок, а всей системы "банки-бмс-провода"). На теплом сделаны для этой цели специально.


При этом в момент отключения нагрузки на холодном аккуме напряжение сначала подскакивает на фиксированную величину, а затем продолжает плавно расти. При подключении обратная картина.


На теплом же все четко. Сняли нагрузку - поднялось на величину падения на Rint, и осталось стоять колом, подключили нагрузку - снова просело и осталось на таком уровне.


Следующий момент связан с напряжением окончания разряда. Как видно из общего графика - напряжение отключения сборки при комнатной температуре - 46В. Уже при этом общем напряжении самая слабая ячейка проваливается до 2В, хотя остальные вполне себе 2.9+ На холоде все гораздо интереснее.

В ближайшее время допилю киловаттный нагрузочный стенд и сделаю тест на токе в 1-2С.
При наличии особо садистского настроения может быть сделаю даже -32 градуса.


Цитата: илс от 15 Янв. 2015 в 01:39

Поэтому заряжайте до 3,8В и наслаждайтесь полной емкостью ЛЖФ.  :hello:
Разница в заряде между напряжениями (разомкнутой цепи = окончания заряда) 3.45В и 3.9В едва ли процент. Зарядка до большего напряжения имеет смысл при больших зарядных токах (>1C) для оставления запаса на падение на внутреннем сопротивлении и проводах и преодотвращения преждевременного перехода в фазу CV. Для зарядных токов 0.5С и меньше с хорошими проводами можно смело ограничиваться 3.45-3.5В.


[user]ктктк[/user], от скорости и ветра очень сильно зависит. Я свой при тапке в пол за 20км убиваю, а если экономненько 25-30 км\ч, то и 35км не предел (без педалей, разумеется).