lutkeveld schreef op zondag 21 juni 2015 @ 22:36:
Zou je je post kunnen uitleggen Mux? Hoezo kan je niet proportioneel schalen, je kan toch gewoon met dubbele totale laadstroom laden als je twee cellen in parallel hebt, of bedoel je dat niet?
Wesley heeft het min of meer al uitgelegd, maar iets wetenschappelijker:
Wanneer je n identieke cellen parallel schakelt, absoluut identiek, dan kun je gewoon n keer de ontlaad/laadstroom hanteren. Maar cellen zijn nooit identiek, er is altijd een klein beetje variatie tussen de cellen. Deze variatie manifesteert zich onder andere in de charge carrier mobility; hoe makkelijk de stroom door de batterij loopt. Ruwweg gesteld kan een bijna-kapotte batterij (meestal gedefinieerd als 80% resterende capaciteit) ongeveer de helft van je stroom leveren en/of heeft hij een twee keer zo hoge interne weerstand.
Dus wanneer je random cellen parallel zet, en niet exact weet hoe 'goed' alle cellen zijn, kun je dit wiskundig voorstellen alsof je een collectie li-ion cellen hebt die een lineaire distributie hebben tussen 100% goed en bijna kapot. In dat geval is de hoeveelheid stroom die je kunt trekken precies in het midden tussen n en n/2, oftewel 75% van de max. Dit is je verwachtingswaarde, en waar je op kunt mikken als je als ontwerper een batterijpack maakt.
Maar als je als amateur bezig gaat met het parallel zetten, moet je wat meer marge inbouwen. Hier ga je er simpelweg vanuit dat je pack nog steeds niet in de fik moet vliegen als de helft van je cellen - door slecht management, door whatever - een orde-grootte minder stroom kan leveren en dus effectief dood is. De rest van je cellen heeft een lineaire distributie tussen perfect goed en dood. Dan kom je uit op sqrt(n). Dit is min of meer de veilige ondergrens. Deze grens werkt erg goed omdat hij bij weinig cellen nog steeds netjes werkt (n=2 -> I=71% en n=3 ->I=58%) en bij veel cellen rekening houdt met de effecten van ongebalanceerde packs.
Praktijkervaring hiermee:
Ik heb een pastadispenser die direct wordt gevoed door een luchtpomp. M'n pedaal hangt aan een MOSFET die de luchtpomp aandrijft, dus pedaal indrukken->luchtpomp aan->pasta komt uit m'n spuit. Om alles een beetje compact te houden heb ik een 40W voeding in de dispenser zitten, maar de pomp is ~300W. Om die extra stroom te kunnen leveren zit er een 3S3P li-ion pack parallel aan de voeding. Dit zijn high-discharge li-ions, 5C rated en 2000mAh geloof ik.
Nominale ontlading: 300W @ 12V = 25A. Voor 3 cellen (6000mAh @ 4.16C) is dat dus netjes minder dan 5C. Maar wat zie ik dat er gebeurt? Na 3 dagen gebruik faalt m'n pack al! Eén van de cellen busted. 6000mA * 5C * 12V = 360W, moet toch goed gaan. Bovendien wordt die 300W alleen getrokken bij maximale druk, wat ik zelden haal. Normaliter trekt het ding maar enkele seconden lang 200-250W. What gives?
Kabels zijn goed, cellen zijn goed gesoldeerd (netjes high-current zooi gebruikt). Nope, het probleem is echt current balancing. M'n pack gaat stuk omdat sommige cellen - van onbekende ouderdom maar bekende makelij - zwaarder worden belast dan anderen. Boven hun limieten. De maximumstroom die ik eigenlijk veilig zou moeten trekken is sqrt(3)*2Ah*5C=17A, oftewel ongeveer 200W.
Nu hangen er dus Panasonic 10C cellen in die het inmiddels al een halfjaar uithouden. Yep, het probleem was echt het pack! Dimensioneren op het randje, zelfs als je weet dat de fabrikant conservatief is met hun '5C rating', is niet acceptabel wanneer je cellen parallel zet!