Laden en balanceren van een 3700mA LiPo pakket

Willy Swart

Willy Swart

Ik heb wat problemen om een nieuw Hyperion 3700mA 20C 5s1P LiPo pakket volledig geladen te krijgen.

De spullen:
- Hyperion 3700mAh 20C 5s1P LiPo pakket
- Schulze 6-636+ lader
- Hyperion LBA6 balancer[/list]

Toelichting: de LBA6 en en de Jamara Lipo Balancer (6A laadstroom en 120mA? balansstroom) lijken van dezelfde productie lijn te komen. De LBA10 van Hyperion en de Graupner Balancer Plus (10A laadstroom en 200mA balansstroom) eveneens. Functioneel zijn deze balancers identiek.

Twee weken geleden het nieuwe pakket aan de balancer gehangen; de balancer gaf aan dat het pakket sterk uit balans was (meer dan 200 mV verschil tussen de cellen). Het pakket gebalanceerd (minder dan 5mV verschil per cel) en geladen met 3,5A. Tijdens het laden stopt het laadproces vóór de cellen vol zijn. Dat is op een Schulze lader redelijk te volgen. Maar ja ik wil vliegen dus de balancer er maar tussen uitgegooid en het pakket geladen. Later maar eens uitzoeken. Pakket zonder balancer nog 3 keer geladen.

Pakket "leeg" gevlogen; daarna aan de lader+balancer. Laden met 3,5A. Na 1,9Ah stopt de balancer het laad proces. Waarom? Het pakket kan nog niet vol zijn! De balancer er tussen uitgegooid en de LiPo rechtstreeks aan de lader. Na 0,95 Ah geeft de lader aan dat het pakket vol is. Na 4 keer vliegen met het pakket al 20% van de accu capaciteit kwijt?

De balancer opnieuw aangesloten op het pakket. Deze geeft aan dat cel 3 een overspanning heeft. Vervolgens de individuele celspanningen maar eens gemeten. Cel 1,2 en 5 geven 4,08V, cel 2 4,20V en cel 3 geeft 4,38V. Opgeteld geeft dit 20,83V, de spanning waarop de lader heeft vastgesteld dat het pakket vol is. Maar de cellen van 4,08V zijn nog niet vol en de cel van 4,38V is overladen (of overleden).

De balancer aansluiten in "Disconnection" mode aansluiten om het pakket te balanceren werkt niet. De balancer schakelt onmiddelijk af omdat één cel een te hoge spanning heeft. Daarom het pakket met de lader een stuk ontladen (0,5Ah). Als ik nu de balancer aansluit geeft hij aan dat de cellen sterk uit balans zijn maar start het balanceren. Gezien de capaciteit van de cellen duurt dit een uur of 3 maar na verloop van tijd geeft de balancer aan dat de cellen in balans zijn. Gemeten: alle cellen zijn 3,99V. Dat lijkt goed.

In de tussentijd op het internet informatie gezocht. Is dit een bekend verschijnsel? Daar het advies gevonden om de cellen, als ze erg uit balans zijn te laden met 0,1C. Ook wordt 200mA genoemd. Besloten om de laagste stand van mijn lader voor het laden, 0,25A, te nemen om de cellen te laden. Dat werkt. Je ziet dat voornamelijk cel 3, die met het hoge voltage, bij voortduring in balans wordt gebracht. Na 6 uur laden stopt het laden. Alle cellen hebben nu een spanning van 4,20V, een gebalanceerd pakket dus.

Wat is mijn conclusie uit bovenstaand: Het lijkt erop dat een nieuw pakket na eerste balancering de eerste keer geladen moet worden met een lagere stroom dan 1C, b.v 0,1C (of 0,2A). Ik vermoed dat de balansstroom van de balancer van ca. 120mA (of volgens een test gevonden op het internet: 200mA) te laag is om bij een laadstroom van 3,5A de onderlinge cellen in balans te houden.

Al zoekend en experimenterend blijf ik met een aantal vragen zitten:

- In welke orde van grote liggen de balansstromen in een pakket?
- Wat ik lees is, dat als alle celspanningen nu 4.21V en het pakket dus gebalanceerd is, na ontladen /laden de balansstromen beperkt zijn. Is dat zo? Ben ik nu van de problemen af?
- Of moet ik een andere balancer zoeken?

m.vr.gr.

Willy Swart
 
Hoi hoi,

Algemeen ondervindingen zijn dat een nieuw pakket altijd "op gang" moet komen. De chemie van de cel is nog lang niet optimaal, en daarom heb je vaak ook extreme verschillen in een nieuw pakket. Tevens zal een pakket bij hoge belasting nog eens meer uit balans worden getrokken dan bij geringe belasting.
Een nieuw pakket idd altijd eerst met balanser heel rustig opladen. Indien mogelijk ook de eerste (en tweede) keer gering belasten, en nooit verder leegtrekken dan 80% van de capaciteit (liever dit altijd te doen, dan leeft het pakket aanzienlijk langer). Na een aantal cycli zal een pakket pas optimaal gaan presteren enz.
Nogmaals, dit zijn mijn ondervindingen, wacht zeker nog meer reacties af!

Succes, groetjes van Aldert
 
Pakketten met grote capaciteiten moeten de eerste keren altijd met lage stromen geladen worden om de balancer deftig zijn werk te laten doen, staat in de handleiding van je balancer(de mijne toch). Je balancer heeft duidelijk gewerkt, hij is afgevallen door overspanning op een enkele cel, goed dus. Maar je negeert het probleem en gooit de balancer ertussen uit? grove fout!!!
Met een balanceerstroom van 120mA zit je normaal wel goed (voor een pakket in balans), als je met je pakket bij elke laadcyclus grote afwijkingen hebt en problemen met balanceren dan zou ik me vragen beginnen stellen over de kwaliteit van je accu.
 
Rufter slaat de spijker op z'n kop. Veruit de meeste balancers/equalizers zijn alleen berekend op KLEINE verschillen. Bij kleine verschillen is ook de laadstroom klein dus is die 120mA of 200mA ruim voldoende.
In dit geval zijn de onderlinge verschillen zo groot dat de ene cel al zo goed als vol is terwijl de andere misschien nog maar op de helft is. Waar dat door komt kan ik zo niet zeggen, daar zijn te veel mogelijkheden voor. Ik ben helaas wel bang dat het niet goed zal komen met deze accu.
 
Een mooi voorbeeld van problemen met parallelbalancering.
De lader is via de normale stekker aangesloten en de balancer via de balanceer stekker.
Mijn bevindingen zijn dat alleen laden via de balansstekker op alle momenten een goed resultaat levert.
Met andere methoden kan het goed gaan, maar evengoed heel erg fout.
Of systhematisch een beetje fout waardoor de cel vroegtijdig veroudert.
In dit scenario waar een zware cel aan een lichte balancer word gehangen, ging het net goed , maar niet helemaal. Niet alle Lipo gebruikers denken goed na over de cellen die ze hebben en hoe ze gaan laden, en ook niet iedereen heeft de kennis om dat allemaal te beredeneren.

Het beste is een lader die via de balanceer stekker de cellen appart oplaad en waarbij de gebruiker de capaciteiten per cel af kan lezen.
Dat soort laders beginnen nu mondjesmaat op de markt te komen en dat is hoog tijd.
Bovendien zou de leverancier een status moeten geven over de cellen bij fabricage.
Als de dealer dit dan samen met de koper nameet voor levering weet men ongeveer waar men aan toe is.
Lipo's zijn te duur om de bekend Lipo-kat in de lipo-zak over de toonbank te schuiven.

Suc6 met je cellen.
Laat eens horen hoe ze het doen.
 
Het probleem ligt niet alleen bij de laders als je wilt laden via de balanceer-stekker.
Meestal zijn de draden en contacten van de balanceer-stekker zeer iel uitgevoerd, om hier dan weer stromen met elke A door te jagen lijkt mij ook niet zo handig.
Wat ook een mogelijkheid is, en die is ook al op de markt, is dat de balancer en de lader met elkaar communiceren. Als de balancer het dan niet meer bijbeent neemt de lader automatisch gas terug. Orbit heeft dit systeem al op de markt.
De laatste Hyperion balancers hebben ook een uitgang voor naar een lader. Alleen is de lader nog niet beschikbaar, of de lader alleen de info per cell weergeeft of er ook werkelijk iets mee doet is nog de vraag.

Rick
 
Dank voor de reacties. Mijn diagnose van het Hyperion pakket is dat cell 3 een veel lagere capaciteit (ca 50%) heeft dan de overige cellen en dus niet goed is. Dat was achteraf gezien vanaf dag één zo.

Met deze achteraf conclusie heb ik er behoefte aan om e.e.a. eens op een rijtje te zetten en conclusies en veronderstellingen te delen. De meeste gebruiksaanwijzingen beschrijven wel wat je moet doen als alle spullen correct zijn, maar niet wat als er iets serieus fout zit.

Wat gegevens van wat uitzoekwerk:
  • • De LBA6 heeft de volgende specificaties: maximale laadstroom 6A, 120mA balansstroom, 2,75V per cel als ondergrens voor het ontladen, 4,30V als bovengrens bij het laden;
  • • Wat betreft het LiPo pakket ga ik er van uit dat bij 3,0V/cel het pakket leeg is, en bij 4,21V per cel het pakket vol. Ik ga er ook vanuit als ik een leeg pakket laad, er de nominale capaciteit van ongeveer 3700mAh in geladen kan worden.
  • • Mijn lader heeft een maximale laadspanning van 4,21Vper cell. Bij een maximale laadstroom van 1C en een goed gebalanceerd pakket duurt het laadproces ongeveer 75 minuten tot de lader afschakelt.
  • • In de informatie van Hyperion heb ik niet kunnen vinden dat een nieuw pakket de eerste keren met een lagere stroom dan 1C geladen moet worden. Wel staat in de documentatie dat als een pakket “badly balanced” is. In de spec wordt geadviseerd om het pack na balancering daarna te laden met 0,1C (Letwel: advies (“suggest”))
Wat kun je met de LBA6 balanceren bij een laadstroom van 1C?

De LBA6 zal op het moment dat de spanning van een cel hoger wordt dan de laagste spanning van een cel in het pakket de laadstroom met maximaal 120mA verlagen. Als, in het slechtste geval, gedurende de gehele laadtijd van 75 minuten deze balancering plaatsvindt, wordt maximaal 75 min * 120mA = 150mAh gecorrigeerd. Bij een pakket van 1500mAh kan dus een capaciteitsverschil van 10% tussen de cellen worden gecorrigeerd. In mijn geval, een pakket van 3700mAh kan een capaciteitsverschil van zo’n 4% worden gecorrigeerd. Is de onbalans groter dan 150mAh per cel, dan kan dit opgevangen worden door de laadstroom te verlagen (eigenlijk door de laadduur te verlengen).

Bovenstaande is volgens mij de onderbouwing waarom je een pakket dat sterk in onbalans is moet laden met een lagere stroom.

In de LiPo test van FMT van augustus van 2006 wordt aangegeven dat tijdens productie van cellen de specificaties van cellen wel 15% uit elkaar kunnen lopen en dat de producenten dit ondervangen door tijdens de productie pakketten samenstellen uit cellen met bij elkaar liggende specificaties. Ik heb tot op heden niets kunnen vinden over welke toleranties producenten gebruiken. Iemand een idee?

Gezien het feit dat Hyperion de LBA6 positioneert als 6 A lader, en je er 6000mAh cellen met 1C mee kunt laden, betekent dat, terugrekenend, dat Hyperion voor de productie van zijn pakketten zijn cellen dus met een tolerantie van 2,5% selecteert.

Wat nu als je een nieuw leeg pakket domweg “disconnected” balanceert en vervolgens laadt met de acculader+balancer met een laadstroom van 1C?
  • • Als na ca. 75 minuten de lader (en dus niet de balancer) het laadproces stopt met als indicatie dat de nominale capaciteit is geladen (in mijn geval rond de 3,7Ah) kun je ervan uitgaan dat het pakket correct geladen is. Het pakket hoeft overigens niet perfect gebalanceerd te zijn.
    Vraag: heeft het zin om de balancer nu het pakket te laten balanceren? Volgens mij vernietig je alleen maar capaciteit door dat te doen.
  • • Als de lader eerder stopt (en dus niet de balancer) met een indicatie van een lagere capaciteit (b.v. 3Ah) heb je een pakket wat wel goed is maar niet de juiste capaciteit.
  • • Als balancer het laadproces voortijdig onderbreekt zal dit waarschijnlijk zijn omdat één cel de maximale spanning (4,30V) bij het laden bereikt. De balancer heeft het verschil is capaciteit tussen de cellen niet kunnen wegwerken. De tot dat moment geladen capaciteit geeft een indicatie van de onbalans in het pakket. In mijn geval stopte het laden na 35 minuten met 1.9Ah. Met een maximale capaciteit van 3,7Ah betekent dit dat er minimaal één cel is die met 1.9Ah al vol is.
Wat te doen bij de laatste situatie?

Het pakket balanceren en daarna met een lage stroom (b.v.0,1C) bijladen? De cel die de afslag veroorzaakt heeft zal gedeeltelijk ontladen worden (want heeft de hoogste spanning). Met de cel met de laagste spanning zal niets gebeuren, maar die is wel geladen met 1.9Ah. Als je daarna langzaam gaat laden mag je hopen dat de capaciteit van de cel die het de afslag veroorzaakt heeft ook geladen wordt. Wat ik zag op de balancer is dat juist deze cel gebalanceerd wordt, m.a.w. de toegevoerde energie wordt omgezet in warmte. Waar je mee eindigt is weliswaar een pakket waar alle cellen 4,21 volt hebben, maar als je dit pakket in een model stopt zie je dat de cel die de afslag veroorzaakte bij het laden, bij het belasten zeer snel naar een spanning van zelfs onder de 2,75 volt zakken, terwijl de pakketspanning boven de 15V blijft. De manier om het pakket om zeep te helpen.

Alternatief is het pakket eerst ontladen en daarna laden met 0,1C. Ook in dit geval zie je de slechte cel voortdurend balanceren, dus weinig energie opnemen. Helpt in mijn geval niet echt.

Een aantal reacties geeft aan dat “pakketten op gang” moeten komen. Ik kan mij voorstellen/beredeneren dat beperkte verschillen in capaciteit van cellen in een pakket chemisch/elektrisch naar elkaar toegroeien.

Vermoedelijk zal een beperkte onbalans (Gokje: een procent of 5?) wel weg te masseren zijn door met 0,1 C te laden en te balanceren. Maar de verschillen van 50% die ik gevonden heb zijn m.i. niet op te lossen. Gewoon een productiefout.

Blijkt de vraag of dit voorkomen had kunnen worden als ik de eerste keer het pakket met 0,1C geladen had.

Tja….

Voor de zekerheid de volgende keer beginnen met 0,1C.

Ik ben overigens wel benieuwd of er gebruikers van LiPo pakketten zijn die altijd beginnen met een lage 0,1C stroom maar toch pakketten hebben getroffen die “niet op gang zijn te krijgen”.

Groet, Willy
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top