Lipo Balancers, Zin of Onzin..............

Omdat we een tijdje terug enkele discussies hierover hebben gehad en er geen echte duidelijkheid gekomen is ben ik maar eens in die materie gedoken.
Let wel, ik heb geen electronica opleiding of kennis, dus er kunnen zo hier en daar enkele kreten of termen verkeerd staan.

We zijn het er allemaal wel over eens dat we met het gebruik van de lipo accu stukken voorzichtiger moeten zijn dan wat we met de nicad's of nimh's deden. Waar velen bij de nicad's en nimh's de cellen gelijk aan de snellader hingen en met volle bak begonnen te laden, of ze met ongecontroleerde hoge amperages gingen ontladen, moeten we ons met de lipo's dus echt aan de spelregeltjes van de fabrikanten houden.
Zodoende zijn er dus speciale laders nodig, en mag je ze niet sneller laden dan 1C. Ook het ontladen is aan vrij strikte grenzen gebonden.

Nu ter zake.(alles gebaseerd op een 3 cellen pakket)

Velen waaronder ik ook gebruiken geen balancers. Wel controleren we regelmatig onze lipo's en mocht er een setje niet in balans zijn dan worden die cellen weer gelijk getrokken door ze individueel te gaan laden. Verder zorgen we ervoor dat als we zelf nieuwe setjes samenstellen de cellen op voorhand al gelijk zijn. Setjes die op deze wijze met een beetje zorgvuldigheid zijn samen gesteld zullen niet zo snel in onbalans raken. Wel blijft het zaak om alles regelmatig te controleren.

Daarnaast is er een hele grote groep die wel met balancers werkt. Op dit moment bestaan er 2 soorten balancers.

Type 1 zijn simpele modellen welke eigenlijk helemaal geen balancers zijn maar stroombegrenzers die het laden stoppen bij een vooraf vastgesteld voltage, meestal 4,25 volt per celmet een totaal voltage voor een 3 cellen pakket van 12,6 volt.

type 2 balances zijn processor gestuurd en beginnen gelijk bij het
aansluiten van de cellen met het opmeten en gelijk trekken van de cellen, en blijven dit gedurende het gehele laadproces doen.

hoe werkt een type 1 balancer.
Dit soort balancers is relatief eenvoudig en daardoor redelijk goedkoop.Eigenlijk zijn het geen balancers maar stroombegrenzers die pas werken op het moment dat de cellen het ingestelde voltage van 4,25 volt bereiken. Op dat moment wordt de stroom omgeleid door de balancer en het laadproces van die cel gestopt. Een 3 cellen pakket dat in onbalans is bij aanvang van het laden blijft dus in onbalans. Zodra 2 cellen 4,25 volt bereikt hebben is de derde cel pas op 4,1 volt maar de totale spanning van het pakket is wel 12,6 volt en dus wordt de laadstroom afgebouwd waardoor die 3de cel geen stroom meer opneemt en deze dus ook niet wordt volgeladen. De "volle" cellen worden derhalve ook niet overladen. Het gevaar van dit soort balancers zit hem in het feit dat het laden wel op tijd gestopt wordt maar dat de cellen dan niet allemaal vol zijn. Bij het ontladen loop je dus nog steeds het risico dat de cel die lager is in spanning onder het 3 volt onbelast niveau komt en dat die dus beschadigd is of zelfs kapot gaat.


lipobalancer type 1

het type 2 balancers zijn aktieve balancers die vanaf het aansluiten tot het einde van het laadproces de cellen blijft opmeten en eerst zorgt dat de cellen gelijk zijn (tot op 0,01 volt)en dan pas de cellen gaat laden. mocht er een mindere cel tussen zitten dan wordt ervoor gezorgd dat deze gedurende het gehele laadproces steeds op het zelfde niveau gebracht worden als de andere cellen. Hierdoor zijn de cellen samen vol en tijdens het ontladen blijven ze dan ok op een vergelijkbaar niveau waardoor ze bij de afslag van de regelaar nog steeds op een gelijk niveau zullen zijn. Verder hebben dit soort balancers nog enkele mogelijkheden extra om ons te waarschuwen voor ernstige ongeregeldheden tijdens het laden.


lipobalancer type 2

Als we dit nu gana vergelijken dan moet je tot de conclusie komen dat de balancers van het type 1 toch enkele onvolkomenheden hebben. Het overladen gaan beide typen balancers wel tegen, maar met het type 1 balancers lop je het risico dat de cellen nog steeds niet echt gelijk
zijn en dit kan zich bij het ontladen uiten in een kapotte cel.

Alle 3 de methodes hebben zich bewezen. Het laden zonder balancer vraagt om een zeker disipline om regelmatig alle cellen op te meten
en eventueel los van elkaar te laden. Dit geld ook voor de balancers van het type 1. De balancers van het type 2 lijken op dit moment de meest veilige vorm van laden voor lipo cellen.

Toch blijft het zaak om ten alle tijde goed op te letten en nooit accu's te laden als je er niet bij bent. Mocht er ooit iets misgaan en je bent in de buurt van de lader en de accu';s dan kun je meestal nog wel optijd ingrijpen om erger te voorkomen. Dit feit geld eigenlijk voor alle typen accu's. Je zal echt niet de eerste zijn bij wie een loodaccu of een nicad pakket uit elkaar klapt, en daar wil je absoluut niet bij zijn.

[Ernst Grundmann]

Oorspronkelijk geplaatst door Theo Coenen

....... Type 1 zijn simpele modellen welke eigenlijk helemaal geen balancers zijn maar stroombegrenzers die het laden stoppen bij een vooraf vastgesteld voltage, meestal 4,25 volt per celmet een totaal voltage voor een 3 cellen pakket van 12,6 volt.......

Theo je hebt de werking van deze balancers niet goed begrepen. Dit zijn de zogenaamde passieve balancers, ze doen dus niets met de cellen om ze weer in balans te krijgen.
Parallel aan ELKE cel wordt een dergelijke balancer aangesloten. Er wordt dus niet één balancer parallel geschakeld aan de hele accu!
Als je het pakket nu gaat laden en er is enige onbalans dan zal bijvoorbeeld één cel eerder vol zijn dan de andere twee. Als die cel vol is zal hij dus 4,25V zijn en op dat moment zal de balancer die parallel staat aan die ene cel zijn werk gaan doen en gaan geleiden.
Omdat de andere twee nog niet vol zijn zal er namelijk nog steeds een bepaalde laadstroom door de lader geleverd worden. Als die laadstroom ook door de al reeds volle cel blijft lopen zal die overladen worden met alle gevolgen van dien. De balancer is echter gaan geleiden en zal die laadstroom buiten de cel omleiden. Er loopt dus geen laadstroom meer door die ene cel MAAR NOG STEEDS WEL DOOR DE ANDERE TWEE.
De twee nog niet volle cellen zullen dus doorgeladen worden tot ze ook vol zijn. Als nu één van die twee eerder vol is dan de andere zal de balancer over die cel ook gaan geleiden en de nog steeds lopende laadstroom ook buiten die cel omleiden. De ene nog niet helemaal volle cel zal nog steeds geladen worden tot ook die vol is.

Als alles nu perfect is afgesteld zal de spanning van de hele accu gelijk worden aan de spanning van de lader en kan er geen laadstroom meer lopen, de accu is vol. Omdat er geen laadstroom meer kan lopen zal dat dus ook niet meer door de balancers lopen.
Helaas is niets perfect dus kan het zijn dat de drie balancers samen op een fractie lagere spanning afgesteld staan dan de lader. Dan zullen alle drie de balancers gaan geleiden en alle laadstroom die er nog zou blijven lopen zal door die balancers lopen. De cellen zullen dus wel vol zijn maar de lader "denkt" nog van niet. Omdat de spanning van de accu en de lader heel dicht bij elkaar zijn gekomen kan er geen grote stroom meer lopen (slechts enkele milliApéres) dus zullen de balancers dat makkelijk aankunnen.
Als je dan de accu van je lader haalt zijn alle cellen weer netjes in balans. Althans de spanningen zijn weer netjes gelijk aan elkaar. Als er is mis is met één of meer van de cellen dan zal dat natuurlijk zo blijven. Een rotte cel blijft een rotte cel. Als je dus merkt dat de cellen na ontlading van de accu weer ongelijk zijn dan is er dus iets mis met die cel(len) die verder leeg is (zijn) dan de andere.

Deze balancers zijn vrij simpel te maken en dus vrij goedkoop. Ze werken goed en juist omdat ze zo simpel zijn met een hele grote betrouwbaarheid. Die andere balancers die je noemt werken natuurlijk ook goed maar ze zijn veel en soms heel veel ingewikkelder. Daardoor zijn ze duurder en kan er ook meer fout gaan. Omdat ze de cellen ontladen om ze voor het laden gelijk te krijgen moet je een deel van de energie "opstoken". Dat gaat dus als warmte verloren wat feitelijk zonde is van die energie. Dit hele proces duur ook nog eens langer.
Persoonlijk ga ik dus voor het eerste type. Ze zijn lekker simpel, ik kan ze zelf maken, er gaat zo min mogelijk energie verloren en zijn betrouwbaar.

[Harold]

Het verschil in balancers zit 'm in hoeveel stroom zxe kunnen "lekken".
Als dat maar een paar mA is, dan zal dat wel werken bij kleine verschillen. Tegen het laadeinde is de stroom toch laag en dan pas zal je de eerste cel hebben die max spanning bereikt.
ALs je een flinke stroom kan lekken ter grote van 1C laadstroom, dan is het zelfs mogelijk om een compleet lege cel en een vollen in 1 pakket te laden zonder problemen.

Zelf heb ik een schulze lipocard. Dat is een lader/balancer die tijdens het laden ten alle tijde de cellen op de zelfde spanning houd, dus ook al voordat 4.2V per cel is bereikt.

[Ernst Grundmann]

De balancers zijn inderdaat bedoelt om kleine verschillen weer weg te werken. Ik weet niet of je bij elke keer laden deze balancers moet gebruiken. Het kan natuurlijk geen kwaad en je voorkomt dan ook dat eventuele kleine verschillen (te) groot worden.
Als de verschillen zo groot zijn dat één of meer cellen in een accu al vol is terwijl de andere(n) nog zo goed als leeg is (zijn) dan is er iets meer aan de hand. Onder "normale" omstandigheden kunnen zulke grote verschillen niet ontstaan. In zo'n geval zou ik eerst alle cellen appart eens testen. De kans is volgens mij groot dat er dan een rotte cel tussen zit.

[Ger Kovacs]

Oorspronkelijk geplaatst door Ernst Grundmann

Persoonlijk ga ik dus voor het eerste type. Ze zijn lekker simpel, ik kan ze zelf maken, er gaat zo min mogelijk energie verloren en zijn betrouwbaar.

@ Ernst.
Zelf balancer maken? hoe? vertel!

Groet Ger Kovacs.

Ernst het zogenaamde type 1 balancer is geen balancer. Zodra de 12,6 volt bereikt is bij een 3 cellen pakket wordt de laadstroom terug geregeld. Als dan een cel nog niet vol zit dan wordt die op dat moment ook niet meer voller. Dit betekend dat als er 2 cellen op 4,25 volt zijn de laatste cel pas 4,1 volt is terwijl de eindspanning van 12,6 volt er op dat moment al is en de lader dus gaat terugregelen. De mindere cel zal op dat moment vrijwel geen lading meer kunnen opnemen. Het doel van dit type is het tegen gaan van overladen. Dit doel wordt zeer zeker bereikt, maar er wordt niets gebalanceerd. Mocht er al een ongelijkheid zijn en je gebruikt dit soort balancer dan blijft die ongelijkheid.

[poerqwa]

Theo,

Geldt die 12,6 als standaard afslag voor alle laders?

Schulze geeft b.v. aan dat per cel (zoals jij ook noemt) 4,25 V geladen mag worden. Ik zou verwachten dat zij dan 12,75 V aanhouden als afslagwaarde?

Als dat zo is werken de type 1 balancers in mijn ogen prima. Als de lader eerder afslaat dan zou hoeven dan zou je het eerder daar moeten zoeken dan in het niet correct functioneren van de balancer.

Ik heb zelf een 330-d en zal eens wat testjes doen(gebruik een FPEX balancer die volgens mij type 1 is).

Groet,

Marc

Je kan ervan uitgaan dat 99% van de laders die 12,6 volt als afslagpanning heeft.


Als alles meezit en het lukt me dan probeer ik nog 2 tekeningen erbij te zetten die ik ook in een van de boekjes gevonden heb, ik heb geen scanner en moet ze dus via na tekenen in een tekenprogramma digitaal maken. Ik zelf gebruik geen balancers en heb ook niets ter beschikking gehad om dit allemaal na te kijken. Ik ben op zoek gegaan naar info hierover op internet en in diverse boekjes en catalogussen van fabrikanten.

[Ger Kovacs]

@Ernst

Ernst zou je willen uitleggen hoe je een simpele lipo (guard) balancer in elkaar kan knutselen? ik begreep dat je dit kunstje beheerste.
Nu doe ik de lipo pakketten, die ik heb, om de +/- 25 cycles per cel weer
op 4,2 volt brengen en de interne weerstand vergelijken, en dit is erg
bewerkelijk om de lipocel weer gelijk te krijgen, een eenvoudigere manier zou erg welkom zijn.

Groet Ger Kovacs

Nadat ik dit allemaal uitgezocht heb zit ik me eigenlijk al de hele tijd af te vragen of dit hele gedoe niet anders/makkelijker kan.

idee!!!! En ik weet niet of dit al bestaat.

Is het mogelijk om inplaats van een lader waar we alle accupacks aan hangen terwijl de cellen in serie staan, en er dan via een aparte stekker ook nog eens een balancer aanhangen. Is het mogelijk dat we op de plaats van de balancer een speciale lader hangen die alle cellen los van elkaar doet laden/ontladen. De laadtijd blijft gewoon gelijk alleen heb je dan in feite voor elke cel een losse lipolader. Als we deze laders dan via een software systeem aan elkaar koppelen zodat de cellen ten alle tijde los van elkaar geladen worden en toch de nodige meldingen terug krijgen. Ik zit dan te denken aan laders die meer kunnen dan alleen maar de cellen laden. Zo zouden ze dan ook via een pc uit te lezen moeten zijn zodat we het hele laadproces per cel kunnen bekijken en uitwaarderen. Als dit dan ook nog eens mogelijk is bij het ontladen dan kunnen we misschien direct zien dat er een slechtere cel tussen zit en deze dan ook direct vervangen vordat hij voor problemen gaat zorgen. Verder moet dit systeem dan een onderlijn hebben met 4 of 5 cellen en een maximum van 10 of 12 cellen. Ook wat de laad en ontlaadstroom zit ik te denken aan minimaal 100 mA en maximaal 5 ampere of eventueel meer. Dit moet dan handmatig in te stellen zijn. Daarnaast zelf herkennen hoeveel cellen eraan hangen en indien je een 4 cellen lader hebt en je sluit een 3 cellen pakket aan dat de lader dit als 3 cellen herkend. Natuurlijk ben ik dan ook nog genoeg Nederlander om dit zo goedkoop mogelijk te maken voor bijvoorbeeld een winkelprijs van 80 euro voor de goedkope 4 cellen versie tot 200 euro voor een 10 of 12 cellen versie. De kabel en de software voor het aansluiten op de pc mag als extra optie worden geleverd maar dan ook voor een spotprijsje.

Zo heren begin maar met schieten of anders eventueel verbeteringen aangeven. Misschien krijgenw e dan eens iets wat we allemaal willen.

[Ernst Grundmann]

Ger,

Ik heb ergens op het interenet ooit een heel simpele schakeling gezien maar die kan ik niet meer terug vinden. Ik zal een schema maken en dat met de uitleg plaatsen op het forum. Het kost wel een paar dagen maar als alles naar wens verloopt moet het toch uiterlijk dit weekeinde klaar kunnen zijn.

[Berrie]

Graag zou ik deze diskussie willen voorzien van een praktijk voorbeeld. Laatst heb ik al in een draadje gevraagd of het zinvol was om een LiPo pakket te balanceren. Ik heb toen een pakket vrij van krimpkous gemaakt en de spanningen gemeten van de cellen. Die bleek niet ver (0.03V) af te wijken.

Na vorige week zaterdag beide pakketten op een dag te gebruiken merkte ik zo’n 15% prestatieverschil tussen de pakketen.

Waar gaat het om. Voor een thermiekzwever van 2.7kg, 3.3mtr spanwijdte heb ik een borsteloze/lipo aandrijving om veilig solo te starten en makkelijk voldoende uitgangshoogte voor thermieksnuffelarij te halen. Als motor wordt de COMPACT 440 gebruikt met een 12”x 9” klapprop. Inmiddels zijn de pakketen tussen de 30 en 50 keer gebruikt. (dit is wel een wilde gok) Daarbij moet ik wel opmerken dat ze nog nooit volledig leeg getrokken zijn! Aan het begin is er uit een van de pakketen eens 2300mAh getrokken.

Accu 1: 4S2P Mamon 1400mAh, cel 1 t/m 8 (1-4 in serie en 5-8 in serie), (minder presterend pakket, < 4 m/s stijgen)
Accu 2: 4S2P Mamon 1400mAh, cel 9 t/m 16 (9-12 in serie en 13-16 in serie), (beste pakket, +/- 4 m/s stijgen)


Ik heb alle losse cellen geladen, met een omgebouwde Robbe Ultimate, en de capaciteit en laadtijd gemeten (uur.minuut.seconde.). Elk pakket was 3minuten en 10seconden onder volle vliegbelasting gebruikt.

Pakket 1:

Cel 1: 470mAh: 2.01.32 Cel 5: 330mAh: 2.20.09
Cel 2: 465mAh: 2.02.12 Cel 6: 401mAh: 1.52.06
Cel 3: 619mAh: 2.16.57 Cel 7: 668mAh: 3.20.43
Cel 4: 467mAh: 2.01.16 Cel 8: 349mAh: 2.09.29

Pakket 2:

Cel 9: 524mAh: 2.20.04 Cel 13: 444mAh: 2.06.05
Cel 10: 477mAh: 2.08.36 Cel 14: 438mAh: 1.59.25
Cel 11: 471mAh: 2.09.42 Cel 15: 498mAh: 2.14.17
Cel 12: 486mAh: 2.21.17 Cel 16: 717mAh: 2.43.35

Zo, dat is een hele getallenbrij. Graag zou ik eens willen vernemen wat jullie van deze gegevens vinden. Ik heb de pakketten nog uit elkaar. Ik zou nog wat kunnen meten.

[Ernst Grundmann]

Berrie,

Aan de laadtijd en de hoeveelheid "stroom" die de lader erin heeft gestopt heb je niets. Waarom dat is heb ik al eens eerder uitgelegd.
Wat belangrijk is zijn de ONTLAAD tijd en de hoeveelheid "stroom" die er UIT de cellen gehaald kan worden. Alleen die waardes kan je met elkaar vergelijken.
Het enige wat je uit deze gegevens zou kunnen halen is dat er een behoorlijk verschil zit in de laadefficientie van de cellen. Sommige cellen moet je veel langer laden om er toch het zelfde uit te kunnen halen.
De enige andere reden die ik kan bedenken voor deze verschillen is dat de cellen toch niet allemaal even "vol" waren toen je deze test ging doen.

[frans laurijsen]

Hallo,

Sinds kort heb ik voor mij lipo,s (3s 1800mAh) een Orbit poketlader met
balancers en Comp. software aangeschaft.

Tijdens het laden merkte ik dat de lader (in mijn geval) de laadstroom continu op 1 Amp (zelf ingesteld) bleef laden tot de 12,6 volt werd berijkt.
Vanaf dit punt gaat de stroom trapsgewijs naar beneden tot 0,03 Amp.
Mijn balancers treden pas in werking in een berijk van 4,200-4,215 Volt.

Wat mij op is gevallen is dat tijdens de afbouw van de stroom tot 0 de laadtijd ± 1 uur in beslag neemt en dat er dan nog (afhankelijk van de accu) ± 200 mAh in komt, dit dus bovenop de nominale laadtijd.

Zou je nu op het veld willen laden dan neemt dit veel tijd in beslag.
Voor mijn gevoel zal in dit geval aan de balancer een akoetisch signaal moeten worden gekoppeld dat deze in werking treed. Op dat moment is de lipo voor 90% vol en kan er gevlogen worden. Dit wordt natuurlijk intressanter wanneer je lipo,s met meer dan 1c~2c mag laden. Je krijgt dan een soort delta-peak laadsysteem voor lipo,s, maar ipv af te slaan op de spanningsval doet deze het nu op de stroomafval.

Om het zin-onzin verhaal een andere inkijk te geven is het onzin om op het veld je lipo,s te laden met balancers. Het is wel zinvol om meerdere lipo pakketjes aan te schaffen ( kan aardig oplopen in Euries).

Gr Frans.

[Ernst Grundmann]

Frans,
De manier waarop jou lader de LiPo's laad is de manier waarop de fabrikanten het voorschrijven. De chemische reakties die tijdens het laden plaats vinden kunnen met een bepaalde maximum snelheid verlopen. Die snelheid is afhankelijk van de laadstroom, de inwendige constructie van de cel en de gebruikte materialen. Een hogere laadstroom betekend een sneller verloop van die reacties. Er is wel een maar en dat is dat boven een bepaalde laadstroom de reacties nauwelijks sneller zullen verlopen. De andere factoren vormen dan een belemmering waardoor de maximale snelheid van laden is berijkt. Ga je dat toch nog meer stroom door de cel persen dan zal die extra stroom alleen maar in warmte omgezet worden en dus niet bijdragen aan het laadproces. Het zal de cel alleen maar beschadigen.

Voor de meeste LiPo's geldt een maximale laadstroom van ongeveer 1C. Er zijn al fabrikanten die tot 2C gaan en misschien nog wel hoger. Maar ga niet zelf die stroom maar opschroeven. Als de fabrikant zegt dat je tot 1C mag laden dan zit daar natuurlijk een veiligheidsmarge in. Die marge is er niet voor niets dus ga niet denken "ik kan wel tot 2C gaan". De kans dat je dan de cellen gaat beschadigen is bepaald niet denkbeeldig.
Wanneer de celspanning in de buurt komt van 4,215V raakt de cel vol. Er kan dan nog wel wat energie ingestopt worden maar omdat er nog maar weinig "ongeladen" materiaal over is moet de stroom omlaag. Door die lagere stroom zal de chemie langzamer gaan werken dus duurt het langer om dat laatste kleine beetje in de cel te krijgen. Velen kiezen er dan ook voor om het laden op dat moment al te stoppen. Dat kan zonder gevaar en scheelt je een uur blijkt uit jou ervaring.

Het delta piek systeem is totaal en absoluut ONBRUIKBAAR voor LiPo's. Dat komt doordat deze cellen GEEN delta piek vertonen en de lader die dus ook niet kan detecteren. Zo lang je laadstroom in de accu blijft persen zal de spanning oplopen ook als de accu vol is. Wanneer de celspanning boven de 4,215V uitkomt zal de cel beschadigd raken. Die schade wordt groter naarmate de spanning hoger wordt en de laadstroom groter is. Uiteindelijk kan de cel zelfs in de fik vliegen!!!
Vergeet dus het deltapiek laden en ook het inflex laden en ook het laden met een temperatuur sensor. Al deze methodes zijn NIET BRUIKBAAR voor LiPo's en zullen dat in de toekomst ook niet worden. De eigenschappen van LiPo's en andere LiIon cellen zijn totaal anders dan die van NiCad en NiMH cellen. Dat was zo, dat is zo en dat zal zo blijven. Alleen als er een andere cel ontwikkeld wordt kan dat misschien veranderen maar niet met de nu verkrijgbare LiPo cellen.

Overigens heb ik een balancer "ontworpen" maar ik heb hem nog niet kunnen testen. Doordat ik zo lang werkeloos ben geweest was ik vergeten dat er veel vrije tijd in werken gaat zitten. Ik zal kijken of ik het schema vandaag al vast kan plaatsen.