A que tensão carregar as células LiFePO4?


  • MVS Escreveu:Chamam-lhe uma "First Activation Charge" até aos 4,0V - 4,2V. Conheço o processo.

    Vou ser muito franco. Nunca utilizei este procedimento e pessoalmente desaconselho-o. Não carrego esta química (LiFePO4) acima dos 3,65V.

    Tenho sérias dúvidas quanto á utilidade deste processo e na minha opinão o que quer que traga de bom não compensa o dano que provoca.

    Não encontro um único documento científico que suporte a utilidade desta "agressão". Datasheets feitas ás 3 pancadas e conversa de vendedor não contam como documentos científicos. Lembro que se tem feitos muitos estudos á volta desta química em particular.

    Já publiquei testes de descarga efectuados a várias marcas e modelos de células novas carregadas a 3,65V e os resultados excederam sempre os valores nominais (em 22% no caso das Thundersky de 40Ah, em cerca de 10% no caso das GBS de 60Ah).

    Em testes que fiz com células Headway notei instabilidade e discrepancias nas tensões de repouso das células depois de serem levadas aos 4,0V por breves segundos com a agravante de que esta é uma célula tolerante e bem construída.

    Repito, pessoalmente estableço uma linha de valor absoluto máximo muito bem definida nos 3,75V para esta química. Acima deste valor ou muito ou pouco existe sempre dano desnecessário na célula.


    rnm Escreveu:
    MVS Escreveu:Chamam-lhe uma "First Activation Charge" até aos 4,0V - 4,2V. Conheço o processo.

    Eu também conheço mas a informação que tenho é q isso é feito em fábrica, visto ser um momento crucial e delicado para fiabilidade das baterias.

    MVS Escreveu:Nunca utilizei este procedimento e pessoalmente desaconselho-o. Não carrego esta química (LiFePO4) acima dos 3,65V.

    Idem.
    Para LiFePO4, principalmente para packs grandes e caros, aconselho sempre carregar até 3,4V, perde-se 2-3% da capacidade mas ganha-se (muita) longevidade.
    Num pack para uma bicicleta, os típicos 1500 ciclos com 35km de autonomia dão 52'500 km, na minha opinião não justifica um BMS e carregador custom (mais caro), vamos até 3,65V e acabou-se.

    MVS Escreveu:3,75V para esta química. Acima deste valor ou muito ou pouco existe sempre dano desnecessário na célula.

    Olhando para os testes publicados, de pouco serve carregar acima dos 3,4V. Acima disso, conseguimos carregar um pouco mais mas com uma eficiência baixa (resultando em calor dentro da célula que a degrada)


    A teoria tem de adaptar-se á realidade física do mundo em que vivemos.

    Salvo erro a tensão em repouso de uma célula LiFePO4 carregada a 100% é de cerca de 3,475V, estou a usar apenas a memória.

    Vamos imaginar o caso práctico de uma scooter eléctrica de 24 células de 60Ah e um carregador de 10A.

    Se a tensão do carregador for afinada para 3,65V x 24 = 87,6V o pack carrega a 100% em sensivelmente 6h se partir da situação de completamente descarregado.

    Por outro lado, se a tensão do carregador for afinada para 3,48V x 24 = 83,5V o pack partindo da mesma situação carrega a 100% em sensívelmente... 8h se as células forem novas se não forem demorará bem mais. A corrente no carregador começa a cair dos 10A para baixo muito antes das células estarem carregadas. Não tenho números exactos para isto porque não se ganha o que quer que seja com este procedimento, nem ciclos de vida nem coisa alguma.

    Aquela diferença entre os 3,48V (100% de estado de carga) e os 3,65V (tensão segura) é usada pelo carregador para compensar as quedas de tensão nas células devido á suas resistências internas. A tensão próxima dos 3,65V por célula torna também o balanceamento com BMS mais fácil devido á elevada inclinação da curva de tensão.

    Não existe forma de escapar a isto na práctica.

    Todos os avisos para não carregar a 3,65V têm a ver com a ausencia de BMS aqui sim poderá fazer algum sentido por precaução.
    MVS
     
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  • Este assunto é muito importante e dá muito que falar. Obrigado por este novo tópico.

    MVS Escreveu:Salvo erro a tensão em repouso de uma célula LiFePO4 carregada a 100% é de cerca de 3,475V, estou a usar apenas a memória.

    Penso que não seja essa a tensão mas sim, efectivamente, 3,65V. Contudo, em termos de energia real dentro da célula, estaríamos literalmente a discutir migalhas.

    Da minha experiência, carregando CC/CV até a corrente atingir uns mA e excelente contacto entre os bornes e o carregador, as células (A123 e headway com uns 20 ciclos só para fazer "rodagem") ficam a 3,65V meses a fio se necessário. Testes feitos com apenas uma célula.

    MVS Escreveu:a tensão do carregador for afinada para 3,48V x 24 = 83,5V o pack partindo da mesma situação carrega a 100% em sensívelmente... 8h se as células forem novas se não forem demorará bem mais.

    Demorou efectivamente mais tempo, já testou? Não percebi bem pelo escrito.

    MVS Escreveu:Aquela diferença entre os 3,48V (100% de estado de carga) e os 3,65V (tensão segura) é usada pelo carregador para compensar as quedas de tensão nas células devido á suas resistências internas.

    Quando no outro post me referia a carregar até 3,4V, referia exactamente tensão final da célula após alguns minutos de repouso. Não há tempo nem paciência para esperar que a corrente de carga caía para os mA.
    MVS Escreveu:o balanceamento com BMS mais fácil devido á elevada inclinação da curva de tensão

    De acordo. Mas essa elevada inclinação começa em ~3.3V, a facilidade de balanceamento do BMS começa nesse valor.

    MVS Escreveu:Todos os avisos para não carregar a 3,65V têm a ver com a ausência de BMS aqui sim poderá fazer algum sentido por precaução.

    Não têm só a ver com a ausência de BMS.
    Acima de 3,3V, a eficiência coulombiana decresce bastante. Isso quer dizer uma coisa: perdas por calor dentro da célula. Penso que não haja discussão em relação aos danos que o calor provoca nas células.
    Não vás por mim, experimenta colar um sensor de temperatura numa headway (ou qualquer outra sem caixa de plástico), enrolar tudo em lã de vidro e plástico, e compara o aquecimento durante a carga CC e depois a CV até 3,65V (tensão de repouso). Não esquecer de parar a carga no final da CC para deixar a temperatura estabilizar e só depois continuar com o CV.
    rnm
     
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  • Existe uma curva para cada química que relaciona a tensão em repouso com o SOC (Estado de carga). A tensão em repouso varia com o tempo. Para a química LiFePO4 os 100% SOC é qualquer coisa pouca abaixo dos 3,48V mais uma vez estou a falar de memória, não são os 3,65V. Os 3,65V são a tensão mais alta segura a que podes levara a célula para garantir que esteja 100% carregada. Muitos gráficos online aparecem mal representados. Numas baterias de 100Ah completamente carregadas retira-lhes 1Ah (1%) e analisa depois a respectiva tensão em vazio (3,35V).

    Se a tensão do carregador for programada para um valor muito abaixo dos 3,65V x Número de células a carga CC / CV demora muito mais tempo do que o necessário devido ao abaixamento precoce da corrente do carregador. Já testei, comprovei e não levei o assunto até ao fim porque tenho coisas melhores para fazer com o meu tempo. Com uma célula é a mesma coisa podes fazer o teste. A alteração ocorre únicamente na fase final da carga (CV).

    Habitua-te rnm a analisar o background dos teus interlocutores e não por em causa de forma desnecessária cada parágrafo escrito. É deselegante e confuso para quem lê estes tópicos com o intuíto de aprender algo. Como sabes produzo BMSs com desenvolvimento inteiramente nosso. Estudei estes assuntos a fundo, não dou palpites e não falo daquilo que desconheço.

    Como consegues interromper a carga nos 3,4V em vazio por célula num pack em série programando o carregador para um valor superior para injectar a corrente nominal até practicamente ao final da carga usando um carregador standard do mercado?

    Dizer que consegues balancear células a partir dos 3,3V é absurdo, nesta voltagem a variação de 1mV na tensão célula em repouso corresponde a uma grande variação do SOC.

    A fase final da carga é muito rápida, a corrente do carregador baixa e o aquecimento em células saudáveis é negligenciável numa utilização normal. As células LiFePO4 podem ser carregadas a titulo excepcional a 1C, rated normalmente para 0.5C. A química gosta do calor pois baixa a sua resistência interna com o aumento de temperatura. O patamar superior de utilização em carga é de cerca de 70 graus Centígrados.
    MVS
     
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  • Na verdade, acho que ambos atingimos o mesmo valor de ~3,4V por célula, que é exactamente aquilo que eu sou apologista.
    Uma (das várias) maneira(s) válida(s) de obter esse valor final em repouso é aquela que usas com o iBMS.
    Se releres com calma o que ambos escrevemos vais-te aperceber que não estávamos a discordar, estávamos só "misturar" tensão de carga com tensão de repouso.

    MVS Escreveu:Para a química LiFePO4 os 100% SOC é qualquer coisa pouca abaixo dos 3,48V

    Como escrevi antes, 3,65V em repouso é 100% SOC. 3,48V é 99 ou 98% SOC, ou seja "migalhas". Não estou a falar de memória, estou a falar pq fiz, carreguei até 3,65V e deixei mais de 1 mês à temperatura ambiente. Nem 5 mV perderam.

    MVS Escreveu:Habitua-te rnm a analisar o background dos teus interlocutores e não por em causa de forma desnecessária cada parágrafo escrito.

    Os backgrounds dificilmente me impressionam, já vi muita gente a cometer os mesmos erros ao longo de décadas de carreira, apoiados todos os outros à sua volta a "aplaudir". Depois chega um "zé-ninguém" e prova que estavam todos errados. Um excelente, dos muitos, exemplo disso são os irmãos Wright. E não, não estou a dizer que estás incorrecto nem que eu sou esse "zé-ninguém", estamos apenas a falar sobre o assunto.
    Habitua-te tu, meu caro, que ninguém é dono da verdade, estamos sempre todos a aprender.
    E se todos concordarmos sobre um determinado assunto, há muito poucas possibilidades do conhecimento evoluir. Se até os cientistas que fazem de raiz as químicas destas baterias muitas vezes discordam e falam (e eles sabem 10x mais sobre o assunto que eu e tu juntos...), não podemos falar aqui no forum sobre estes assuntos...?

    Visto que isto é um fórum, podemos debater os assuntos ou este tópico devia estar fechado a comentários...?

    MVS Escreveu:o aquecimento em células saudáveis é negligenciável numa utilização normal.

    Quando, algum dia, o "normal" (que É um conceito relativo e subjectivo) for as baterias dos EVs durarem 20 ou mais anos, NADA é negligenciável. Se algum dia tivermos uma bateria para fazer 500 km e aguentar 3000 ciclos, isso dá 1'500'000 km, que dá 37'500 por ano durante 40 anos. "The devil is the details"...

    MVS Escreveu: A química gosta do calor pois baixa a sua resistência interna com o aumento de temperatura.

    É verdade sim senhor, com o calor os atrasos de difusão são menores, aumentando a mobilidade do iões. A resistência diminui e a potência aumenta.
    Calor ajuda, basicamente, qualquer reacção química incluindo aquelas reacções que não queremos que aconteçam, como é o caso das reacções parasitas que danificam as baterias.
    rnm
     
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  • rnm Escreveu:Como escrevi antes, 3,65V em repouso é 100% SOC. 3,48V é 99 ou 98% SOC, ou seja "migalhas". Não estou a falar de memória, estou a falar pq fiz, carreguei até 3,65V e deixei mais de 1 mês à temperatura ambiente. Nem 5 mV perderam.


    Isto não prova rigorosamente nada a respeito deste assunto.

    3,48V representam mais de 99,9% do SOC. Não leste o teste efectuado com as baterias de 100Ah? A curva de tensão é muito inclinada nesta zona. Porque não constrois um gráfico a partir de valores experimentais com as Headway ou outras células quaisquer se tens dúvidas acerca deste assunto?

    rnm Escreveu:Se releres com calma o que ambos escrevemos vais-te aperceber que não estávamos a discordar, estávamos só "misturar" tensão de carga com tensão de repouso.


    Foste o único a misturar e criar confusões. Se leres os meus textos, sempre que me referia a tensões em vazio escrevi isso mesmo.

    Não deixes de explicar com detalhe aos membros desta comunidade que possuem scooter eléctrica de que forma conseguem eles carregar as baterias rápidamente até aos 3,4V por célula. Tenho a certeza de que estão todos interessados na tua resposta. A esmagadora maioria não tem um BMS programável e mesmo assim o atraso na carga seria considerável devido ao facto do sistema entrar artificialmente em balanceamento muito cedo devido á subida de tensão provocada pela injecção da corrente nominal do carregador. Podes também descasar a tensão do carregador com o (aumentando) número de células mas mais uma vez aqui o carregador vai baixar a corrente mais cedo do que seria normal.

    Podes adicionalmente exemplificar o setup de carga que usas na tua bicicleta.
    MVS
     
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  • MVS Escreveu:Não leste o teste efectuado com as baterias de 100Ah?

    Não li, não sei onde está. Pode indicar o link?

    MVS Escreveu:se tens dúvidas acerca deste assunto?

    Bem, só faltou dizer que desse lado já não há dúvidas, já sabe tudo! UAU! :mrgreen:
    Dúvidas deve existir sempre, é uma característica das pessoas inteligentes. "Só sei que nada sei" e "Nada é tão perfeito que não possa ser melhorado" já diziam os outros.

    O objectivo desta conversa era falarmos um pouco sobre o assunto, não discutirmos, visto que até percebemos alguma coisa do assunto.

    Se, da última vez, alguém esteve mal no discurso fui eu, desta vez quem está a falhar, a ficar melindrado sem razão e a sonhar que o estão a pôr em causa é o MVS. Seja em causa a sua pessoa, os seus conhecimentos e/ou produtos.
    Lamento se o desiludi mas, de facto, a minha intenção era falar sobre o assunto e seus detalhes. Teve uma oportunidade para demonstrar os seus conhecimentos e "brilhar" um pouco. Decidiu responder de modo agressivo, fica-lhe mal, tal como a mim me ficou da última vez.

    MVS Escreveu:Foste o único a misturar e criar confusões.

    Comecemos pelo princípio então:
    O texto copiado no seu 1º post vem a propósito de carregar 24 células em paralelo até 4V noutro tópico.
    Concordamos os 2 que isso era capaz de não ser a melhor ideia.
    Depois eu escrevi sobre carregar até 3,4V e começou a confusão. Como decidiu imaginar (pq seguramente eu não o escrevi) que eu estava a falar de tensão de carregamento e não de repouso, veio a confusão.
    Quem iniciou um tópico chamado "A que tensão carregar as células LiFePO4?" não fui eu, mas eu estava literalmente a tentar responder à pergunta, começando - obviamente - pelo resultado final que se deseja, a tensão em repouso. E a pergunta refere-se a carregar células, NÃO conjuntos. Carregar uma célula é uma coisa, carregar 24 em série (com contactores, disjuntores, bms e cabos) é outra.

    Quer, de facto, elucidar "quem lê estes tópicos com o intuito de aprender algo"? Então fale primeiro da tensão final desejada em uma célula, depois de como a obter e só no fim de como obter esse comportamento celular quando tiver n células em série. Não comece pelo fim, quem lê pouco aprende e, mais uma vez, perde uma oportunidade de mostrar que sabe do que fala.
    rnm
     
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  • rnm aqui ninguém está melindrado, estou simplesmente a tentar percecer o teu ponto de vista. O primeiro post deste tópico após os quotes refere-se claramente a packs de baterias em série.

    Se estamos a falar apenas da primeira carga de equalização a tensão nunca deverá ser inferior a 3,65V para que a equalização seja a melhor possível (basta olhar para a curva de tensão). Alguns fabricantes até recomendam tensões superiores a esta.

    Quando falaste de longevidade e kms estás automáticamente a falar de packs de baterias em série e multiplas cargas pois a primeira carga de equalização não é relevante para o uso recomendado pelo fabricante (BMS, ratings correctos, etc.)

    Falando agora de packs ligados em série porque este é um fórum de mobilidade eléctrica:

    Estive apenas a argumentar que:

    1. A tensão de 3,48V numa célula LiFePO4 em repouso representa mais de 99,9% SOC (estado de carga) nessa célula.

    2. Não é practico carregar um pack em série directamente para a tensão de 3,4V por célula em repouso pelas razões já evocadas.

    Querias dizer carregar e balancear para 3,65V por célula e depois o BMS trazer todo o pack para uma tensão correspondente a 3,4V por célula em repouso?
    MVS
     
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  • Não disse para carregar a 3.4 nem até 3.4 X número de células, estou a sugerir carregar 3.65 X número de células, tensão aos bornes da bateria (compensando as quedas de tensão até à bateria e dos ligadores) , típico CC/CV. Mas parando a parte CV de modo a obter 3.4 em repouso (olhando para os gráficos, até 3.35 seria melhor e é depois do joelho na mesma)
    O BMS sangraria as células que passassem os 3.65, mandava desligar o carregador e ficava à espera da tensão de repouso. Se estivessem todas a mais de 3.35,por hipótese, fim de carga. Se não, ligava o carregador.

    A ideia é não meter energia, nem tensão, para além do joelho, a eficiência coulombiana é baixa nessa regiao e as células aquecem sem necessidade por uns ínfimos %...

    Imagine que com isto já conseguia dar uma garantia tipo Tesla? ;)
    rnm
     
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  • Compreendi rnm.

    Mas concordas comigo que nessa zona do joelho da curva não estamos a balancear as células. Isso seria feito periódicamente com um intervalo programado a uma tensão superior certo?
    MVS
     
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  • Concordo com uma salvaguarda (que se calhar tb concordas): quando carregamos do modo "típico", ali mesmo na perfeição até aos 3.65 (que acredito q o iBMS faça na boa) as "sacanas" das células não ficam todas com exactamente a mesma tensão de repouso. Tal como sabes isso é irrelevante pq já meteste lá dentro a energia que querias e estão todas muito próximas umas das outras em termos de SOC.

    O meu ponto é exactamente obter um top balance, garantindo que estão todas numa tensão acima do joelho.

    Relativamente a como programar o conjunto carregador/bms, seguramente sabes melhor que eu. Eu tenho experiência de "matar" células unitárias, packs completos teria q investigar.
    Respondendo à pergunta, diria que temos q testar ou, pelo menos quantificar as resistências envolvidas, (internas, ligadores e cabos) meter o carregador ligeiramente acima dos 3.65 (para compensar a queda de tensão dos cabos e ligadores) para carregar o mais rapidamente possível sem dano, e mandar parar a carga CV quando a corrente atingir (EDIT) metade da corrente de carga CC,por hipótese. Programar o BMS para esperar um tempo que aches apropriado, ler tensões e decidir se liga o carregador a 3.65 novamente.

    Tou a escrever no telefone e a tratar da casa, espero q esteja a ser claro... :roll:
    Editado pela última vez por rnm em 19 ago 2014, 10:49, num total de 1 vez.
    rnm
     
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