Alternator, akumulator LiFePO4 i przegrzewanie: przyczyny i możliwe rozwiązania

Question

Mam prosty układ, a w nim alternator, odbiorniki i akumulator. Z małą różnicą, że jest to akumulator LiFePO4. Jak robiłem pierwsze testy to alternator niemal się stopił. Dostał ogromnej temperatury po ok 5 minutach pracy. Z tego co mi wiadomo zwykły alternator będzie się tak zachowywać bo...

kindlar · Answer

Podaj typ tego akumulatora i alternatora, który zastosowałeś.

sigwa18 · Answer

Alternator dąży by dać z siebie stabilne 14,4 V. Akumulator lifepo4 jest wstanie spokojnie przyjąć prąd 1C. Czyli 100A dla aku 100Ah. Te 14,4V to dużo za dużo dla 12V aku lifepo4 rozładowanego do 0. Efektem takiego ładowania był pewnie prąd w okolicach 100-200A (ograniczony rezystancją podłączeń i w czasem alternator ogranicza moc w zależności od temperatury). Dla ładowania lifepo4 potrzebny jest ograniczenie prądu do max dopuszczalnego (lub możliwości alternatora -najwyższa jego sprawność to przeważnie 50 % prądu przy obrotach 3000-6000RPM) oraz odcięcie ładowania gdy napięcie będzie powyżej 15 V byłoby też dobrym pomysłem w razie awarii alternatora.

LEDówki · Answer

Stan faktyczny:
1. Bateria akumulatorów litowo polimerowych podłączona do instalacji samochodu osobowego.
2. Alternator w samochodzie - prądnica prądu przemiennego z regulatorem napięcia i prostownikiem diodowym.

Akumulator litowo polimerowy podobnie jak litowo jonowym ma mniejszą różnicę napięcia w stanie rozładowanym i naładowanym niż akumulator kwasowo ołowiowy. Akumulator litowo polimerowy w początkowej fazie ładowania wymaga ograniczenia prądu (faza ładowania prądem o stałej wartości ang. CC) a w końcowej wymaga ograniczenia napięcia do wartości 4,2V (4,2V na jedno ogniwo w baterii akumulatorów połączonych szeregowo). Bateria trzech akumulatorów lipo osiągnie maksymalne napięcie 3x4,2=12,6V. Bateria czterech akumulatorów połączonych szeregowo osiągnie 4x4,2=16,8V. W obu wypadkach napięcie alternatora (14,4V) jest nieodpowiednie dla takiej baterii - w pierwszym zbyt wysokie, w drugim zbyt niskie. Oznacza to, że taka bateria nie może być podłączona wprost do instalacji samochodu - w pierwszym wypadku dojdzie do uszkodzenia akumulatorów w baterii jeśli nie zadziałają układy zabezpieczające. W drugim wypadku bateria będzie niedoładowana, co jest do przeżycia.
Jak alternator ogranicza prąd ładowania?
Prądnica prądu stałego jest wyposażona w regulator napięcia i prądu, który ogranicza maksymalny prąd pobierany z prądnicy. To urządzenie jest w stanie realizować fazę ładowania ograniczonym prądem do jakiejś tam maksymalnej wartości napięcia (typowo nawet 15,6V). To podałem jako ciekawostkę, bo wątpię by Autor chciał zamienić kilkusetwatowy alternator na prądnicę o mniejszej mocy.

rezor · Answer

Akurat ten magazyn LiFePO4 ma 14.7 przy naładowaniu 100. Aku aliant LiFePO4 nie pamiętam modelu, ma coś ok 20 Ah znamionowo, potrzebuje tak naprawdę aku tylko na rozruch, niestety żelowe są wciąż dużo cięższe, a do tego mają za mały prąd. Nie pomyślałem, że faktycznie mógł być rozładowany i faktycznie altek leciał z pełną mocą (altek z Volwo/Peugeota 150A).

kkknc · Answer

Autor napisał wyraźnie LiFePO4. A nie LiPo. Napięcie odpowiednie. A każdy alternator się grzeje przy ładowaniu. Ograniczać nie ma czego i po co. Te akumulatory potrafią przyjąć nawet do 4C. A wszelkie ograniczenia mogą tylko zniszczyć elektronikę w aucie.

LEDówki · Answer

No to albo lipo, albo LiFePO4. W temacie wyraźnie jest napisane, że chodzi o akumulator lipo. Różnica w zapisie jest znaczna a óżnica między akumulatorami to maksymalne napięcie końcowe. Jeśli ta BATERIA ma końcowe napięcie 14,7V, to nie ma sensu ograniczać prądu ładowania. Alternator powinien sobie z tym poradzić.

kkknc · Answer

A w którym to miejscu jest wyraźnie napisane lipo? Pierwszy post autora.

rezor · Answer

Przepraszam bo faktycznie w temacie jest lipo Korekta

LEDówki · Answer

Już poprawiłem zamiast kręcić gównoburzę.

sigwa18 · Answer

4C to przy aku 20Ah daje 80A plus na potrzeby samego auta (światła ,elektronika ,radio) i mamy spokojnie ponad 110A. Aku ok przyjemnie ale alternator zamieni się w 1-1,5 kW grzałkę. Tu ograniczenie ma chronić alternator. Pytanie do autora jakie to auto jaki silnik albo bezpośrednie parametry alternatora.

kkknc · Answer

Nic nie rozumiesz. Akumulator bez szkody dla siebie może przyjąć nawet do 4C. Teraz policz różnicę potencjałów i porównaj to do normalnego PB.

sigwa18 · Answer

Czytaj dokładnie. Tu ograniczenie ma chronić alternator. Rzadko który da radę wytrzymać ponad 110A bez ugotowania się.

kkknc · Answer

Więc skoro uważnie czytasz to ponawiam pytanie. Co chroni alternator w przypadku PB. Jak to zrealizujesz. O liczeniu nie wspomnę.

sigwa18 · Answer

Akumulator PB ma niższy pobór prądu z racji technologii wykonania. Dwa akumulatora kwasowo ołowiowego nie rozładowuje się tak nisko. Gdyby nie było różnicy nie byłoby tego tematu ,że alternator się grzeje.

kkknc · Answer

To może policz ten pobór prądu? Co?
Bo uzasadnienie że tak jest bo tak jest bo przecież by nie było tematu jest śmieszne.
Akumulator zaraz po rozruchu oczywiście PB pobiera ponad 100A. Jak ma z czego. A typowy w samochodzie ma około 60Ah. Tu został zastąpiony 20Ah. Więc RW ma podobnie do PB, wręcz trochę wyższe. Więc i pobór prądu mniejszy. Weź sobie akumulator jednego i drugiego typu i sprawdź. Co więcej po rozruch zasób energii jest dość szybko uzupełniany i prąd bardzo szybko spada.

piotrturbo · Answer

Pozdrawiam
Mam podobne obawy co do spalenia alternatora ( wcześniej czy później ):
Mam dwa samoróby, zestawy: 2x (4S 100A z chin) Lifepo4
Mam na nich dwa tanie BMS i chce te dwa zestawy ładować równolegle.
Razem do naładowania: 200A z alternatora 150A ( VAN trafic ).

Kontynuacja pytania kolegi #Razor ponieważ z wątku dowiedziałem się tylko że to i tamto...
Chcę ograniczyc prąd ładowania do GÓRA 80A... Bo nie lubię wymieniać alternatora

Boję się nawet eksperymentować..
Czy są jakieś tanie ograniczniki prądu 20-40A...14.4V ? Jakieś triki ? Bo słyszałem że żarówka jest takim ogranicznikiem ale to za mały prąd ( np 21W żarówka to raptem 2A ograniczenia )

W tej chwili zamówiłem 2 przetwornice ( każda na jeden zestaw) : stepdown CCCV za 4£ ale trochę to za słabe (15A).. a lubię mieć zapas np.30A i nie wiem jak się zachowa kiedy będzie miała 14.0V. Chce wykorzystać jej stalopradowe/regulowane funkcjonalność !

Ładowanie tylko do 13.8V nie jest dla mnie kłopotem, bo uważam że jak będę użytkował lifepo4 w zakresie 20-80% pojemności to wydłużę ich żywotność. A nie są tanie 😄

Pozdrawiam kolegę i może już rozwiązał zgrabnie ten problem ? ( ograniczenia prądu ładowania zwłaszcza na starcie alternatora, bo wtedy wszystko łupnie na maxa )

sigwa18 · Answer

Typowy akumulator lifePO4 ma dopuszczalny zakres napięć od 2.8 V do 4 V. Czyli całkowicie rozładowany pakiet 4S będzie miał 4x 2,8 V czyli 11,2 V . By naładować go do 100% potrzeba 4x4v czyli 16V i tu alternator ma za małe napięcie bo 14,4 V a realnie nieco ponad 14 V. Całkowicie rozładowany pakiet ma 11,2 V realnie pewnie 11,5 V czyli różnica do 14 V = 2,5 V aby uzyskać przepływ prądu na poziomie 100 A rezystancja przewodów musi być mniejsza niż 25 mΩ (0,025 Ω). Wnioski wg alternator jest bezpieczny większość ma wbudowane zabezpieczenia z regulator i w przypadku nagrzania redukuje napięcie oraz prąd. Dwa musiała by być naprawdę niska rezystancja doprowadzeń i akumulator rozładowany do 0 by przekroczyć prądy. Bardziej martwiłbym się niskim napięciem z alternatora które to nie pozwoli na naładowania do 100%.

PS Zwykła dioda na 100-200 A ma spadku napięci rzędu 0,7 V i mogłaby skutecznie ograniczać prąd. Tylko że podczas przepływu przez nią prądu 100A będzie się na niej wydzielało 70W. Można by dać taką diodę i równolegle do niej przekaźnik ,który by się załączał gdy nie potrzebne organicznie prądu lub potrzebny przepływ w drugą stronę.

piotrturbo · Answer

Dziękuję #Sigwa18 ... Dopiero zaczynam z LIFEPO4 i jeszcze się motam.
Informacji na temat Lifepo4 jest tak dużo że mam do czynienia z nadmiarem i dezinformacją 😘
Zaskoczyło mnie wstydliwie to 16V. To oczywiście słuszne :. 4*4= 16V. A jeśli popatrzec jak
Poprostu badając googlami ciągle napotykam wskazówki że baterie Lifepo4 12.8v ( 4*3.2V nominalnie ) ładuje się z 14-14.4V. i tu musze skapnąć się o co chodzi bo rzeczywiście tak jak mówisz doładuje z optymistycznych 14V tylko do 4* (3.4V na ogniwo).
----------

Znajduje np. takie kwiatki:
https://www.sonarsklep.pl/ogniwo-litowe-lfp-lifepo4-32v100ah-p-2148.html

Pojemność: 100Ah 3.2V
Napięcie końcowe ładowania: 3.65V w trybie CC
Napięcie końcowe rozładowania: 2.2V

Czyli 3.65*4= czyli 14.6V naładowany zestaw 4*3.2V.

A ja od razu wspomniałem że nie ładuje do końca.

Ok... Jak coś uruchomie to opiszę.
Pozdrawiam

sigwa18 · Answer

Napięcia to już kwestia konkretnego ogniwa. Co ograniczenia prądu ładowania to raczej trzeba by coś swojego zbudować z jakimś mocnym MOS-FET-em o niskiej rezystancji DS. Sterować go przez PWM i dać dławik z grubego drutu w szeregu.

piotrturbo · Answer

W przypadku ładowania do napięcia 13.4-13.6V akumulator następnego dnia wykazywał znaczne niedoładowanie (ok 60-70%). Wystarczyło że napięcie wyniosło 13.8V i już mieliśmy naładowanie na poziomie 95%, przy 14.6V można uznać że naładowanie wynosiło 100% Akumulator jednak nie warto ładować do 14.6V, gdyż przy 14.4V nie różnica w pojemności przy rozładowaniu akumulatora jest praktycznie identyczna i różnice można zaliczyć do błędu pomiarowego. ############ To dlatego szukam zabezpieczenia dla alternatora... Aby nie ładować go wiecznie na maksa... Nawet jeśli nie doładuje donk Dodano po 12 [minuty]:Aha.. pozdrawiam jeszcze raz. No tak... Właśnie szukam czegoś takiego ( i oczywiście taniego bo w ostatecznym planie będę miał cztery akumulatory (zestawy 4S)). Taki zestaw mam teraz na kwasowych i wiem że sprawdza się dla mnie. I wiem z moich potrzeb że doładowanie codziennie z jazdy i na biegu jałowym będzie się świetnie sprawdzało. Ale bieg jałowy to mniejsza sprawność alternatora i zagrożenie przegraniem . Marzy mi się 4*20..25A ograniczniki dla ładowania każdego akumulatora które działają samodzielnie- każdy ma inną rolę ( Webasto, Akcesoria, Oświetlenie, Videonadzór). Prosty regulator/limiter jak cep i tani. W ten sposób wyjaśniłem co chce osiągnąć... Pełne ładowanie robię z ładowarki, gniazdka 230V ale to tylko jak mam dostęp ( robię Vanlife ) Dodano po 6 [minuty]: Wysyłam zdjęcie mojej centrali ładowania aby nie było że tylko zawracam głowę...

dobryklimat · Answer

>>20097168

Jest kilka problemów zastosowania lifepo4 w samochodzie.
Jeśli nie jesteś świadomy ograniczeń technologi to porzuć projekt bo może skończyć się pożarem.

Ale do rzeczy:

1. Rezystancja ogniw to kilkanaście miliomów, więc przy różnicy napięć rzędu 2V płyną bardzo duże prądy.
2. W zimie poniżej zera nie może ładować Aku zbudowanego z lifepo4.

3. Balansowanie ogniw i bms.

Czy warto? Chyba tylko dla satysfakcji i w celach naukowych. Ale trzeba mieć świadomość, że jeśli pójdzie co nie tak to można dużo stracić, jak dojdzie do pożaru mienia.

lukiiiii · Answer

Czy w końcu ktoś odpowie autorowi tematu? Bo tylko same teorie dot. budowy i ładowania lifepo4.

To ja zapytam, czy istniej gotowe lub schemat źródła prądowego o prądzie 10-50A i niskim spadku napięcia?

Coś ala układ lm317 z rezystorem tylko np. na mosfecie? Albo przetwornica "prądową" z pwm?

dobryklimat · Answer

Wcześniejsza wypowiedź w całej rozciągłości wyjaśnia, dlaczego alternator się grzeje. Jeśli autor projektu nie potrafi w prosty sposób ograniczyć prądu ładowania, np. stosując bocznik o odpowiedniej długości i przekroju miedzianej linki, to chyba lepiej, żeby porzucił projekt, bo nie jest jeszcze gotowy na tego typu eksperymenty, które mogą spowodować pożar nie tylko pojazdu, ale wszystkiego, co znajduje się w pobliżu. Szczerze wspieram każdą inicjatywę oraz ciekawość w każdej formie, ale pod warunkiem, że jest to bezpieczne.

czesiu · Answer

U autora chyba najlepiej będzie wywalić fabryczny regulator napięcia alternatora i zbudować sterowanie prądem wzbudzenia. Ewentualnie regulator zostawić a dołożyć kilkuamperowego mosfeta w obwód wzbudzenia (tj przed jedną ze szczotek) i zmniejszać prąd wzbudzenia w oparciu o wyjściowy prąd ładowania aku (czyli ograniczyć moc wytwarzaną przez alternator).

sigwa18 · Answer

Tu nie altrnator jest winny. Dwa to ograniczy prąd z alteratora na obiorniki w aucie i może skończyć się pustym aku. Tu potrzeba ograniczyć jedynie prąd ładowania i rozładowania tego akumulatora. Rezystor duzej mocy i po sprawie.

dobryklimat · Answer

Cześć, a gdzie ja napisałem, że alternator winny? Poza tym dokładnie o tym mówię, że trzeba ograniczyć prąd ładowania. Bocznik to właśnie taki rezystor dużej mocy. Podpowiedziałem tylko kierunek, a nie gotowe rozwiązanie.

Krzysztof Kamienski · Answer

Bocznik tu do czego? Raczej posobnik jako ogranicznik prądu tyle że straty na nim będą koszmarne.

dobryklimat · Answer

Zależy w jakim rozwiązaniu, w najprostszym odnoga do ładowania z posobnikiem. W tym, o którym myślałem, ograniczenie jednokierunkowe prądu, więc bocznik diody dużej mocy.
Robiłem kiedyś takie cudaki i spełniało to swoją funkcję, a poza tym było banalnie proste.

Dodano po 15 [minuty]:

Co do strat, to niekoniecznie, dlatego że duże prądy płyną na samym początku, jak w przypadku ładowania dużego kondensatora i jeśli regulator napięcia działa prawidłowo, to różnica potencjałów rzadko przekracza 0,5 V, więc dla prądu rzędu 100 A to 50 W. Alternator, który podłączy się do baterii o rezystancji wewnętrznej rzędu kilku miliomów, przy krótkotrwałej różnicy potencjałów na poziomie pojedynczych woltów, pracuje mocno przeciążony i może ulec awarii. To tak w telegraficznym skrócie, bo temat przystosowania ładowania aku z chemią zawierającą lit, zwłaszcza w niskich temperaturach, wbrew pozorom nie jest taki banalny.

sigwa18 · Answer

Bo moja wypowiedz była do postu wyżej o modyfikacji regulatora alternatora.

Alternator, akumulator LiFePO4 i przegrzewanie: przyczyny i możliwe rozwiązania

Czy alternator może się przegrzewać przez akumulator LiFePO4 i jak ograniczyć ten problem?

Post #1

Post #2

Post #3

Post #4

Post #5

Post #6

Post #7

Post #8

Post #9

Post #10

Post #11

Post #12

Post #13

Post #14

Post #15

Post #16

Post #17

Post #18

Post #19

Post #20

Post #21

Post #22

Post #23

Post #24

Post #25

Post #26

Post #27

Post #28

Post #29

Post #30

Podsumowanie tematu