Zelfbouw 12V Lithium huishoudaccu

Accessoires als alarm, omvormer,
zonnepaneel, satelliet-TV, camera's etc.
Gebruikersavatar
Charm
Berichten: 3453
Lid geworden op: zo 17 aug 2008, 13:49

Zelfbouw 12V Lithium huishoudaccu



Bericht door Charm »

Nieuw project
Al enige tijd loop ik met het idee om iets met 18650 Li-ion accu's te gaan doen. Ik heb er inmiddels veel over gelezen en YouTube filmpjes verslonden. Het idee ontstond om zelf een 12V Li-ion accu te gaan bouwen ter vervanging van onze 100Ah semi-tractie HH-accu. Ik had me voorgenomen gebruik te maken van 2e hands 18650 cellen en was al heel voorzichtig begonnen met verzamelen: zes cellen uit mijn oude laptop-accu, twee uit een kapotte powerbank. Daar kwamen vervolgens 44 cellen bij uit mijn eBike accu waarvan de capaciteit sterk was teruggelopen. Al deze cellen heb ik inmiddels getest en geregistreerd. Natuurlijk was ik er nog lang niet. Totdat ik geheel onverwachts een hele verzameling cellen kreeg aangeboden van een bedrijf dat eBike-accu's reviseert. Het project is nu in een stroomversnelling gekomen. Op de foto een deel van de partij die ik heb gekregen waaronder 14 complete en goede 3S4P packs (obv NCR18650PF, 2900mAh) met een capaciteit van elk ruim 11Ah. Er zitten twee packs bij met waterschade (roestvorming) wat waarschijnlijk de reden geweest de gehele pack te vervangen. Daarnaast zitten er nog vijf 1S4P packs bij. Al met al bijna 200Ah bij 10.8V nominaal.

Pack samenstelling en gewenste capaciteit
Er zijn in grote lijnen twee opties: een pack met drie (3S) en vier (4S) cellen in serie.
Een 3S pack heeft een maximale voltage van 12.6V (de laadspanning) en en minimale voltage van 9V (bij een cut off voltage van 3V per cell). Dit is ook de spanning op het boordnet. Bij een 4S pack zijn die spanningen resp. 16.8V en 12V. Beide situaties zijn niet ideaal door de te hoge of te lage boordnetspanning.

Ik overweeg om voor het 4S pack te gaan. Met een step-down converter van voldoende vermogen zou de accuspanning kunnen worden teruggebracht naar 12V. Een andere optie is om de laadspanning te beperken tot bijvoorbeeld 14.8V (=laadspanning AGM accu) in plaats van 16.8V. De cellen worden dan niet volledig opgeladen (max 3.7V ipv 4.2V) en dat komt ook nog de levensduur ten goede. We verliezen dan wel accucapaciteit en door het plaatsen van extra cellen zou dat kunnen worden gecompenseerd. Met beide opties blijft de spanning van het boordnet binnen acceptabele grenzen.

Het aantal cellen dat parallel wordt geschakeld, bepaalt mede het beschikbare vermogen. De huidige effectieve beschikbare capaciteit is 50Ah (50% van accucapaciteit). Dat wil ik minimaal houden. Grof geschat verwacht ik daarom minimaal 24 parallel geschakelde cellen (24P) nodig te hebben. Dan komen we uit op een accu pack van 4S24P. Met deze opvang wordt ook het accugewicht aanzienlijk minder. Ik hoop toch zo'n 15kg te kunnen besparen.

Laden
Deze pack kan zonder problemen met de dynamo worden opgeladen; die levert max 14.2V. Echter niet voldoende om de pack volledig op te laden; dat vereist een laadspanning van 16.8V (4 x 4.2V). Zo nodig zou een boost convertor uitkomst kunnen bieden.
Een lader op 230V daar moet ik nog achteraan. Die moet 16.8V (of 14.4)leveren bij een stroom van 10A is mijn uitgangspunt. Ik heb nog niets op het oog. Aan de lader in de EBL heb ik wat dat betreft niets.
Een lader op zonneenergie geschikt voor Lithion accu's is ook nog iets om uit te zoeken. Een getweakte Epsolar zou kunnen worden gebruikt hoewel die niet standaard Lithium ondersteunt. Ik weet dat de MPPT regelaars van MakeSkyBlue die ondersteuning wel bieden. .

BMS
4S BMS-en met balancing functie zijn op eBay en Ali voldoende te krijgen. Helaas bieden de meeste een under voltage cut off van 2.8V en dat heb ik het liefst op 3V om de accu's niet al te veel te stressen. De betreffende Li-ion accu's kunnen volgens specs overigens tot 2.5V worden ontladen bij 25C.

Tot zover mijn nieuwe project. Op- en aanmerkingen en ideeën zijn welkom!
Bijlagen
IMG_20181215_195055.jpg
IMG_20181215_195055.jpg (94.21 KiB) 5531 keer bekeken
Laatst gewijzigd door Charm op ma 22 feb 2021, 17:50, 1 keer totaal gewijzigd.
    --Groeten van Mea & Egbert PE9B --

    Benimar Cocoon 463 Northautokapp 170pk automaat.
    Gebruikersavatar
    Metor
    Berichten: 963
    Lid geworden op: di 12 mei 2015, 14:39

    Re: Zelfbouw 12V Lithium huishoudaccu



    Bericht door Metor »

    Prachtig, echt een project voor jou om dit te kunnen realiseren. :thumbup:
    Je hebt deze Lipo 18650 cellen gekregen en als je er een 70Ah accu van zou kunnen maken met weinig kosten, geweldig. Jammer dat het geen A123 Lifepo4 cellen zijn, 4SxxP ervan zouden beter matchen met de bestaande loodaccu spanning en ze hebben een langere levensduur.
    Je zult inderdaad een oplossing moeten vinden voor een lader die tot 16.8V gaat. En inderdaad tegelijkertijd ook een oplossing vinden om (tijdens en daarna) de te hoge ontlaadspanning (die begint bij 16.8V en ontlaad tot 12V) te verlagen naar max. 14.4V wat nog een veilige spanning is in je boordnet. De andere mogelijkheid om niet verder te laden dan 14.4V (of 14.8V max.) zou ik proberen, nadeel is dat wel dat je flink wat capaciteit inlevert. Heb je een idee hoeveel? Dit zou je kunnen testen. Voordeel is dan een langere levensduur, heb je al opgemerkt.
    12V minimaal lijkt me een goede keuze voor de BMS om af te koppelen.
    Heb je een lasapparaat om nikkel strips aan de 18650 te lassen, of zijn deze al aangelast en herbuik je die? Welke accu behuizing ga je gebruiken?
    Ga je voortgang volgen. Alvast bedankt om dit hier te delen.
    Gebruikersavatar
    Charm
    Berichten: 3453
    Lid geworden op: zo 17 aug 2008, 13:49

    Re: Zelfbouw 12V Lithium huishoudaccu



    Bericht door Charm »

    Dank voor je reactie en je aanmoediging.

    Netspanningsladers van 16.8V zijn gewoon te krijgen, ben ik inmiddels achter. Ik heb echter, bij wijze van proef, een ledvoeding besteld (12V-10A) waarvan de uitgangsspanning tussen 12V en 24V instelbaar is. Deze ondersteunt CC/CV voor zover ik kan nagaan (de tijd zal het leren). Het enige wat ontbreekt is de automatische afschakeling als de pack vol is. Dit is misschien niet nodig als ik toch niet tot 16.8V ga opladen. Desnoods zal ik daarvoor zelf iets moeten maken. Deze voeding kost nog geen 10Euro en daar kan ik geen buil aan vallen.

    Het verlies aan capaciteit als de cel tot maximaal 3.7V wordt opgeladen, ligt in de orde van 750mAh. Bij P28 is dat 21Ah. Dat is aanzienlijk. Om dit te compenseren zijn er vier extra packs nodig van P4. Ik heb in voldoende packs om dit op te vangen. Ik neig op dit moment toch meer naar toepassing van een buck converter om de boordspanning binnen veilige grenzen te houden.

    Ik heb geen spot welder; daar wacht ik nog even mee. Ik moet alleen de verschillende kant en klare (en dus gelaste) 3S4P packs met elkaar verbinden en uitbreiden naar 4S. Met wat soldeerwerk moet dat lukken.

    Over de behuizing heb ik nog niet nagedacht.

    Inmiddels heb ik toch een standaard 4S BMS 40A besteld. De cut off voltage blijkt afhankelijk van de belasting en dus variabel.
      --Groeten van Mea & Egbert PE9B --

      Benimar Cocoon 463 Northautokapp 170pk automaat.
      Gebruikersavatar
      Metor
      Berichten: 963
      Lid geworden op: di 12 mei 2015, 14:39

      Re: Zelfbouw 12V Lithium huishoudaccu



      Bericht door Metor »

      Ik neig op dit moment toch meer naar toepassing van een buck converter om de boordspanning binnen veilige grenzen te houden.
      Je haalt je wel veel problemen op de hals om dit verlies van ca 26% aan capaciteit te vermijden (in vergelijking bij opladen tot 14.8V i.p.v. 16.8V) . Zie onderstaande lijst.
      Bij 4S is alleen een buck nodig vanaf 16.8V tot 14.4V. Daarna niet meer nodig, dus kan (moet) dan afgeschakeld worden en overbrugd. Bij een andere configuratie bv 5S en hoger kan altijd een buck converter ingezet worden en met voordeel van gestabiliseerde uitgangsspanning.

      Nadelen DC-DC converter:
      1 Verlies van capaciteit door rendement en nullast verliezen. Met name nullastverlies is erg belangrijk bij lage belasting.
      2 Warmte ontwikkeling, weghouden van de lithium cellen, DC-DC in aparte behuizing.
      3 Hoogfrequent power schakelen kan storing opleveren vanwege HF rimpelspanning op je boordnet.
      4 Beperkte stroom levering. Zou toch wel 20A minimaal moeten kunnen leveren en liefst veel meer voor camper met 230V omvormer.
      5 Opladen vanaf de dynamo vergt weer een aparte DC-DC boost of buck-boost converter

      Voordelen DC-DC converter:
      1 Maximale benutting van spanningsrange en accu capaciteit.
      2 Spanningsstabilisatie boordnet mogelijk bv op 13.2V indien buck-boost of buck. E.e.a. accu configuratie afhankelijk. Merk op dat een buck-boost gemiddeld een lager rendement heeft dan een buck.
      3 Flexibiliteit in keuze van configuratie. Je zou ook bv een 6S of 8S kunnen maken en voor een optimale buck kiezen met gestabiliseerde uitgangsspanning. Deze zijn volop te verkrijgen bij Alie.
      JTG
      Berichten: 697
      Lid geworden op: do 21 jun 2018, 22:18
      Locatie: Zevenbergen, West Noord-Brabant

      Re: Zelfbouw 12V Lithium huishoudaccu



      Bericht door JTG »

      Leuk project. Het is goed zoeken naar (goede) informatie over lithium (welke soort dan ook) maar er is gelukkig steeds meer te vinden.
      Wij hebben gekozen voor de lifepo4 cellen omdat ik met name op zie tegen alle soldeer/spot verbindingen die anders nodig zouden zijn om de 18650 cellen te verbinden. Jouw laadspanning is natuurlijk hoger, maar misschien is het interessant om voor de lading dmv zonnepaneel ook te kijken naar lading per cel(groep) door een DC-DC converter met wide input en regelbare output. Voor onze behoefte zou een 4:1 9-36V input 3,3V output (iets op te schroeven/regelen naar 3,45V) ideaal zijn maar voor een output van 4,2V is er vast ook wel een en ander te vinden.
      Gebruikersavatar
      Charm
      Berichten: 3453
      Lid geworden op: zo 17 aug 2008, 13:49

      Re: Zelfbouw 12V Lithium huishoudaccu



      Bericht door Charm »

      IMG_20181226_215356.jpg
      IMG_20181226_215356.jpg (89.1 KiB) 4874 keer bekeken
      Het pack van 4S36P is gemonteerd. Het was een hele (soldeer)klus. De bruto capaciteit van deze configuratie zou rond de 100Ah uur moeten liggen bij 14,4V nominaal. Omdat het accupack vooralsnog niet tot 16,8V (4x4,2V) zal worden geladen, bedraagt de netto capaciteit waarschijnlijk minimaal 30% lager uitgaande van een maximale laadspanning van tussen de 14,4V en 14,7V. De BMS (16,8V/100A en onderweg) zal daarom niet hoeven te balanceren en bewaakt alleen te diepe ontlading van de cellen. De komende tijd ga ik verschillende testen uitvoeren. Montage in de camper is nog even niet aan de orde.
      Laatst gewijzigd door Charm op do 27 dec 2018, 0:04, 1 keer totaal gewijzigd.
        --Groeten van Mea & Egbert PE9B --

        Benimar Cocoon 463 Northautokapp 170pk automaat.
        Gebruikersavatar
        Kroppie
        Berichten: 51116
        Lid geworden op: vr 27 aug 2004, 19:41
        Locatie: beemster

        Re: Zelfbouw 12V Lithium huishoudaccu



        Bericht door Kroppie »

        veel informatie over lithiumaccu,s

        https://www.wohnmobilforum.de/lifeypo4- ... -f125.html

        jos
        jos

        het enige wat nooit stuk gaat is dat wat er niet in, op, of aan zit, en telt ook niet mee voor het gewicht, kost niets, roest nooit, hoeft niet onderhouden te worden, verbruikt niets, word nooit gestolen, en heeft slechts 1 nadeel , er zit geen garantie op.

        too old to worry about anything
        Gebruikersavatar
        Charm
        Berichten: 3453
        Lid geworden op: zo 17 aug 2008, 13:49

        Re: Zelfbouw 12V Lithium huishoudaccu



        Bericht door Charm »

        Even een update van de ontwikkelingen:
        De capaciteitstest van het lithium pack wijst uit dat 50Ah netto capaciteit beschikbaar is (bij 10A ontlaadstroom) als de laadspanning wordt beperkt tot 14.8V. Dat is zo'n 50% van de beschikbare capaciteit als zou worden geladen tot 16.8V, de maximale laadspanning van een 4S Li-ion pack.

        De 220V lader (LAS1218) uit de EBL kan toch worden ingezet als lader wanneer deze via een CC/CV Boost converter op het pack wordt aangesloten. Ik heb vandaag een test hiermee gedaan (zie foto's) en die is boven verwachting verlopen. De booster compenseert de standaard laadcurve van de EBL en houdt de uitgangsspanning op (in dit geval) 14.8V. Omdat dit een 'domme' lader is, is deze truuk toepasbaar.

        Mijn plan A ziet er nu als volgt uit:
        In de verbinding tussen de EBL en de Lithium HH-accu wordt een Boost converter aangebracht om de laadspanning van zowel de EBL als de dynamo (via de op de EBL aangesloten startaccu) naar 14.8V op te krikken. Via een hoog vermogen schottky diode wordt de verbinding tussen de HH-accu en de EBL weer hersteld.

        De solar charger (Votronic 250 duo digital) heeft een instelling voor Lithium accu's met een maximale laadspanning van 14.8V en dat komt mooi uit. Deze kan dan in eerste instantie rechtstreeks op de HH-accu worden aangesloten.

        Plan B:
        De volgende stap is het ophogen van de laadspanning naar max. 16.8V waardoor de HH-accu capaciteit wordt verdubbeld. Dat kan eenvoudig via de boost converter. De Votronic wordt dan ook hierop aangesloten. Zowel de LAS1218, de dynamo en de Votronic zitten dan gebroederlijk naast elkaar op de ingang van de converter.

        In de retourverbinding van de HH-accu via de schottky diode naar de EBL wordt vóór de diode een hoog vermogen buck converter geplaatst die de accuspanning terugbrengt naar een veilige boordspanning. Deze buck converter zal worden omzeild door een nog te ontwikkelen schakeling (met relais?) wanneer de spanning op de HH-accu terug is gezakt naar iets van 14.8V. Hiermee wordt de relatief hoge ruststroom van de converter voorkomen.

        Enkele losse opmerkingen:
        wij hebben nog een 600W inverter en die gebruiken we nooit. Mooi moment om die te verwijderen. Dan hoef ik daarmee geen rekening te houden.
        De eBike charger die is ingebouwd kan rechtstreeks op de HH-accu worden aangesloten. Deze kan de 16.8V aan.

        Op de foto's is te zien dat de Li-ion pack via de boost converter met ruim 11A door de EBL wordt geladen. De laadstroom van de EBL naar de converter is dan ruim 15A.
        Bijlagen
        IMG_20181230_133543.jpg
        IMG_20181230_133543.jpg (87.74 KiB) 4744 keer bekeken
        IMG_20181230_131607.jpg
        IMG_20181230_131607.jpg (137.74 KiB) 4744 keer bekeken
          --Groeten van Mea & Egbert PE9B --

          Benimar Cocoon 463 Northautokapp 170pk automaat.
          Gebruikersavatar
          Metor
          Berichten: 963
          Lid geworden op: di 12 mei 2015, 14:39

          Re: Zelfbouw 12V Lithium huishoudaccu



          Bericht door Metor »

          Interessante plannen, wat vragen die in me opkomen.
          De 50Ah netto capaciteit die gemeten is vanaf 14.8V is tot welke ontlaadspanning gemeten?
          Is dit 12.0V?
          Heb je ook gemeten wat de capaciteit vanaf 16.8V is? Je hebt immers oude gebruikte cellen genomen.
          Neem aan dat de schottky diode (type?) in plan A alleen nodig is tijdens het ontladen van de lithium accu.
          Welke maximale ontlaadstroom hiervoor heb je gepland en wat is de schottky doorlaatspanning hierbij?
          Hoe voorkom je dat de schottky gaat geleiden tijdens het laden, van de uitgang van de boost converter terug naar de lagere EBL/dynamo spanning?
          Een tekening van je geplande setup(s) zou helpen om te begrijpen hoe het moet werken.
          Gebruikersavatar
          Charm
          Berichten: 3453
          Lid geworden op: zo 17 aug 2008, 13:49

          Re: Zelfbouw 12V Lithium huishoudaccu



          Bericht door Charm »

          1) inderdaad tot 12V;
          2) nog niet gemeten vanaf 16.8V. Ik heb wel de afzonderlijke 3S/4P packs gemeten en toen kwam ik uit op 11Ah. Bij 9 packs kom je dan uit op 100Ah. Ik ga dat binnenkort nog verifiëren;
          3) als maximale ontlaadstroom wil ik 30A aanhouden. Dat is ook waar de EBL op ingesteld is;
          4) mbt de schottky diode: je hebt een waarschijnlijk een gedachten kronkel te pakken. Even terug naar de tekentafel....;
          5) ik zal binnenkort wat op papier zetten.

          Ad 4) de verbinding tussen de EBL en de HH-accu is standaard bidirectioneel. Als de boost converter in de verbinding wordt opgenomen, wordt feitelijk de HH-accu losgekoppeld van de EBL en dus van het boordnet. Dat moet weer hersteld worden. Mijn idee is nu om dit met een wisselrelais op te lossen. Als D+ afwezig is en de camper niet aan de 220V hangt, is de HH-accu met de EBL verbonden om de camper van stroom te voorzien. In het andere geval neemt de lader of de dynamo dat op zich en wordt eveneens de HH-accu geladen.
            --Groeten van Mea & Egbert PE9B --

            Benimar Cocoon 463 Northautokapp 170pk automaat.
            tijdverdrijver
            Berichten: 235
            Lid geworden op: wo 14 mar 2018, 12:48
            Locatie: 4884ME

            Re: Zelfbouw 12V Lithium huishoudaccu



            Bericht door tijdverdrijver »

            Heb je er al aan gedacht om de uitgang van de lader in de ebl te onderbreken en daar de booster tussen te zetten?

            Henk
            Gebruikersavatar
            Charm
            Berichten: 3453
            Lid geworden op: zo 17 aug 2008, 13:49

            Re: Zelfbouw 12V Lithium huishoudaccu



            Bericht door Charm »

            Henk, dat gaat niet echt werken. Er komt dan tot 16.8V op het boordnet staan en dat moet nu juist voorkomen worden. Bovendien wil ik ook de laadspanning van de dynamo boosten. Daarom komt de booster tussen de EBL en de HH-accu; dan worden beide laadspanningen in één klap naar de juiste laadspanning opgekrikt.

            Hierbij de eerste draft van het schema: alles rechts van de EBL is nieuw. Een korte toelichting:
            Als de camper aan de paal staat (220V signalering van EBL) of aan het rijden is (D+ actief) wordt de HH-accu losgekoppeld van het boordnet door bekrachtiging van relais R1. Op het boordnet staat de spanning van de dynamo of van de lader in de EBL die de HH-accu via de booster (DCBo) tot ongeveer 16.8V oplaadt. Zodra de camper van de paal af is en er niet wordt gereden, valt R1 af en wordt het boordnet door de HH-accu gevoed via de Buck converter DCBu. Deze converter zorgt ervoor dat de spanning op het boordnet niet te hoog wordt. Zodra de spanning van de HH-accu een veilige waarde heeft, wordt DCBu uitgeschakeld en omzeild door het afvallen van relais R2. De HH-accu voedt dan rechtstreeks het boordnet.
            Bijlagen
            IMG_20190101_161318.jpg
            IMG_20190101_161318.jpg (99 KiB) 4509 keer bekeken
              --Groeten van Mea & Egbert PE9B --

              Benimar Cocoon 463 Northautokapp 170pk automaat.
              tijdverdrijver
              Berichten: 235
              Lid geworden op: wo 14 mar 2018, 12:48
              Locatie: 4884ME

              Re: Zelfbouw 12V Lithium huishoudaccu



              Bericht door tijdverdrijver »

              Misschien zo?
              nu nog de foto in zien te voegen

              Download link
              https://wetransfer.com/downloads/987f2b ... 302/153fb6

              Henk
              Gebruikersavatar
              Hoofdnoorman
              Berichten: 15349
              Lid geworden op: za 23 okt 2010, 22:13
              Locatie: Deventer

              Re: Zelfbouw 12V Lithium huishoudaccu



              Bericht door Hoofdnoorman »

              Alsjeblieft.

              Afbeelding
              Vriendelijke campergroet,
              Rudy en Hockey.
              Plaats reactie