[DIY] UN CIRCUITO PER ESEGUIRE LE PROVE DI SCARICA DELLE CELLE LILON

[Igiit]

Sono 11 tipi di cella. Se testiamo due celle per tipo sono 22 prove e considerato che siamo in 5 sono 4.5 prove a testa.

Se consideriamo "esaurita" una cella quando la sua autonomia è la metà di quella iniziale, le prove di scarica ad alta potenza dureranno "poco", mentre quelle a bassa potenza rischiano di durare tantissimo (1000 cicli ???). Tradotto in giorni di test significa 20/30 giorni per l'alta potenza ed i 200 giorni per cella per la bassa potenza (improponibile).


Per ridurre enormemente i tempi possiamo, agire in due modi:

1) rinunciare alle prove a bassa potenza di scarica

2) concludere i test quando la cella arriva ad erogare solo il 75% dell'energia iniziale (quella che era in grado di erogare da nuova). In fondo anche i costruttori (vedi il datasheet delle lg hg2 https://www.nkon.nl/sk/k/hg2.pdf)) usano il limite del 75% per caratterizzare la vita di una cella. Nel datasheet allegato, LG riporta l'andamento dell'energia di scarica fino al ciclo 600 (corrispondenti al 75% dell'energia iniziale) per scarica a 10A e 15A, e fino a 300 per scarica a 20A, corrispondenti al 72% circa dell'energia iniziale.


Se scaricata a 60W, la LG HG2 potrebbe arrivare al 75% in circa 200 cicli (sempre a naso) che sono 40 giorni di test ma mi aspetto che sia la migliore in questo senso (sempre a naso) e quindi che la Samsung 30Q e le VTC5, 5a e 6 durino sensibilmente di meno. Se siete d'accordo potremmo scaricarle a 65W velocizzando ulteriormente le prove.

Le celle da 30A nominali potremmo scaricarle a 80/90W riducendo comunque i tempi in quanto la durata della della carica è proporzionale alla capacità ( e le celle da 30A hanno solo 1500/2000 mAh di capacità per cui si dovrebbero fare 7/10 cicli al giorno)

 

[Tabac]

Io sono d'accordo con la tua proposta di scarico a 60/65 per iniziare.
Credo che nella fase iniziale sia prioritario il raggiungimento di un primo risultato.
I test a bassa potenza possono essere implementati in una seconda fase

 

[Igiit]

Io sono d'accordo con la tua proposta di scarico a 60/65 per iniziare.
Credo che nella fase iniziale sia prioritario il raggiungimento di un primo risultato.
I test a bassa potenza possono essere implementati in una seconda fase

Lo penso anch'io. Bisognerebbe partire pubblicando qualche risultato e poi con il tempo accrescere il database.

Partirei con il dilemma del momento: HG2 o 30Q o VTC6 ????

Trattasi delle 3 migliori celle sul mercato, le tre regine consigliate da Mooch per il 98% degli usi.
2 campioni per cella sono 6 test (a 65W), 1 a testa ed io me ne prendo 2 visto che ho un circuito già funzionante ed almeno uno in arrivo assieme ai vostri.

 

[Igiit]

]Update della lista della spesa:


Componenti elettronici, ordine mouser per 10 circuiti: eload_mouser_componentsx10.pdf - Google Drive
dovrebbero essere circa 450 € iva e spedizione compresa: 45€ per ogni circuito



Microcontrollore con accessori di montaggio per 5: RobotItaly.pdf - Google Drive
dovrebbero essere 180 € circa : 36 € per circuito




file zippati per la fabbricazione dei pcb: pcbfiles.zip - Google Drive
Su PCBWAY sono 10€ + 25 di spedizione, per 10 PCB.





Adesso dobbiamo vedere quanti set di componenti ordinare. I pcb sono per forza 10 (o più) e ce ne prendiamo 2 a testa.
I componenti elettronici nella lista della spesa sono per 10 circuiti completi mentre di microcontrollori ne ho previsti 5.

Io mi prenoto due set di componenti e due microcontrollori

 

[Thico]

Domanda per Igiit: Sto cercando la soluzione migliore per dissipare l'energia termica che si accumula nella barra di ottone dietro i Mosfet. Vedo che nella tua realizzazione ci sono 2 ventole, la prima montata posteriormente alla barra di ottone e una seconda montata superiormente al circuito. Facendo le tue prove che temperature hai rilevato nella barra dei Mosfet con e senza la ventola posteriore?
Lo scopo della domanda è semplice: è possibile ipotizzare un dissipatore ben dimensionato per i Mosfet senza dover montare anche quella ventola? Più che altro penso ai mesi che dovrà stare attaccata... Inoltre, il termistore che ne rileva la temperatura ha solo uno scopo diagnostico o può controllare l'accensione/spegnimento delle ventole?

 

[Igiit]

Domanda per Igiit: Sto cercando la soluzione migliore per dissipare l'energia termica che si accumula nella barra di ottone dietro i Mosfet. Vedo che nella tua realizzazione ci sono 2 ventole, la prima montata posteriormente alla barra di ottone e una seconda montata superiormente al circuito. Facendo le tue prove che temperature hai rilevato nella barra dei Mosfet con e senza la ventola posteriore?
Lo scopo della domanda è semplice: è possibile ipotizzare un dissipatore ben dimensionato per i Mosfet senza dover montare anche quella ventola? Più che altro penso ai mesi che dovrà stare attaccata... Inoltre, il termistore che ne rileva la temperatura ha solo uno scopo diagnostico o può controllare l'accensione/spegnimento delle ventole?

Ciao Ico.

Con la sola barra di ottone senza ventole non ce la fai, ma aumentando la superficie opportunamente sicuramente ce la puoi fare anche senza ventole. Si tratta solo di capire quanto grande verrebbe il dissipatore, tieni presente che un dissipatore per led da 100W in alluminio pesa 2 o 3 kg circa e costa sui 50€.

Attualmente, con le ventole accese, nella prova a 60W, 5 secondi ON, 15 OFF, la barra arriva a 29 °C con temperatura ambiente a 17°C.
Nei primi test che avevo fatto con barra e senza ventole, in modalità di scarica continua a 10A costanti, quando la barra raggiungeva i 100°C (in circa 2 minuti) spegnevo il circuito per paura di bruciare qualcosa.
Ovviamente 100°C sono più che accettabili per dei Mosfet, ma senza circolazione d'aria il calore si trasmette al PCB ed agli altri componenti.
Forsela ventola superiore potrebbe anche bastare: manterrebbe freschi i componenti e probabilmente a temperatura accettabile i Mosfet. Te lo dico Martedì sera dopo che avrò sperimentato (Lunedì ho troppi impegni)



Attualmente le ventole sono collegate direttamente all'alimentazione esterna di 12V per cui restano sempre accese. La temperatura letta dal sensore sulla barra (un NTC) serve solo a sospendere le operazioni se sale sopra i 120°C. Posto che le ventole assorbono 100 e 200 mA basterebbe un transistor dozzinale con la base pilotata da un'uscita digitale del micro ( ce ne sono una ventina libere) per accenderle e spegnerle in funzione della temperatura letta. Non occorre nemmeno modificare il circuito in quanto si potrebbe fissare il transistor e relativa resistenza direttamente sulla carcassa di una delle due ventole; sul micro ci sono già i pin femmina per cui basta portare un filo in più sulla ventola.


Non mi sono ma preoccupato delle ventole continuamente accese perchè sono ventole per computer ( di ricupero e quindi a costo zero) in grado di stare accese per anni.

 

[Cesga]

]Update della lista della spesa:


Componenti elettronici, ordine mouser per 10 circuiti: eload_mouser_componentsx10.pdf - Google Drive
dovrebbero essere circa 450 € iva e spedizione compresa: 45€ per ogni circuito



Microcontrollore con accessori di montaggio per 5: RobotItaly.pdf - Google Drive
dovrebbero essere 180 € circa : 36 € per circuito




file zippati per la fabbricazione dei pcb: pcbfiles.zip - Google Drive
Su PCBWAY sono 10€ + 25 di spedizione, per 10 PCB.





Adesso dobbiamo vedere quanti set di componenti ordinare. I pcb sono per forza 10 (o più) e ce ne prendiamo 2 a testa.
I componenti elettronici nella lista della spesa sono per 10 circuiti completi mentre di microcontrollori ne ho previsti 5.

Io mi prenoto due set di componenti e due microcontrollori

Anch'io penso di poter utilizzare un paio di circuiti per i test.

 

[Igiit]

Stamattina ho spento il dispositivo che stava andando avanti da Martedì scorso:

38 cicli completi in 7 giorni, poco più di 5 cicli al giorno.


Tutto è andato per il meglio. Il test l'ho eseguito a controllo di potenza e scarica pulsata: 5 secondi a 60W e 15 secondi di riposo, fino alla tensione di cutoff pari a 2.5 V sotto carico.
Ricarica a 0.8A.
La cella testata è una Samsung 30Q che uso dal 14 Settembre 2016 a circa 20W e pertanto quasi nuova e mai stressata prima.


I risultati più significativi sono questi:


Qui potete vedere come cambia il numero di puff da 5 secondi a 60W all'aumentare del numero di cicli di carica-scarica: al Primo ciclo si possono fare 88 puff, al ciclo 37 se ne possono fare 81, ben 7 in meno in quanto la cella si è danneggiata (poco, ma ad ogni ciclo il danno aumenta)

Stessa cosa ma in termini di energia estraibile, in mWh:

Al primo ciclo si riescono a spremere 8480 mWh, al 37-esimo solo 7836 mWh: c'è un calo dell'8% circa nella capacità energetica della cella.

Tenete presente che a 60W la corrente erogata dalla cella varia tra i 18A a piena carica ai 23A quando è scarica.

 

[Igiit]

Rispondo a @Thico riguardo alle temperature senza ventole.

Stamattina dopo avere concluso l'esperimento settimanale, ho regolato il dispositivo per scarica continua a 25A (siamo vicino al massimo nominale di 30A) ed ho smontato entrambe le ventole compreso il dissipatore posteriore. Praticamente è rimasta solo la barra di ottone. Ho lanciato il programma di scarica a 25A continui ed ho misurato le temperature su uno dei 3 mosfet mediante una termocoppia collegata ad un multimetro (Fluke 87V), mantenendo la punta della termocoppia a contatto con il case plastico del mosfet mediante nastro adesivo.

Naturalmente il circuito misurava e registrava indipendentemente le temperature mediante il sensore NTC fissato sulla barra di ottone.


Dopo circa 150 secondi il sensore NTC del circuito misurava 60 °C mentre la termocoppia mi dava 100 °C sul mosfet ed ho staccato.

 

[Wildhoney]

Componenti mouser acquistati per 10 circuiti: spesa netta 464,73€ grazie al calo euro/dollaro del nostro amato referendum.

Acquistate 10 schede pbc in attesa di conferma da parte del produttore.

Ora viene il punto cruciale. Quanti micro controllori?
Stando ai messaggi precedenti io, @Igiit e @Cesga ne prendiamo 2 a testa, ergo 6 totali. @Tabac, @Thico, quanti per voi?
è un fattore puramente economico, perciò liberissimi di fare quel che vi sentite.