Generator, regulator fråga

[SteX 4]

Jag har en Volvo Penta MD2020D med sin orginalgenerator som ger upp till 60 A. Volvos artikelnummer för regulatorn är 872720.

Var får jag tag på detaljerna om hur regulatorn jobbar vid olika spänningar? Har googlat runt men har inte lyckats hitta någonting användbart. Det jag vill veta är hur mycket ström generatorn ger när spänningssensorn mäter i området från typ 13.5 V upp till maxspänningen 14,4 V på batteriet.

 

Skälet är att jag kommer att montera 4 st LiFePO4 celler (batteri) och vill vara helt säker på att min generator inte ställer till problem så att jag överladdar någon enskild cell och kan dimensionera för den ström jag måste "bränna bort" per cell.

Var hittar jag ett diagram som visar output från generatorn?

 

[speljakt 138]

 

Det jag vill veta är hur mycket ström generatorn ger när spänningssensorn mäter i området från typ 13.5 V upp till maxspänningen 14,4 V på batteriet.

 

Jag känner inte närmare till Volvos generator och vet ännu mindre om litiumbatterier, men vad jag förstår så gör väl en vanlig regulator ingenting förrän spänningen kommit upp till den inställda spänningsnivån (ofta 14,4V). Först då börjar den dra ned på strömmen, så mycket som behövs för att spänningen inte ska fortsätta stiga. Och ju mer laddat batteriet blir, desto mindre ström kan regulatorn släppa fram.

[bhemac 2 859]

Helt riktigt så drar regulatorn ner spänningen när man närmar sig generatorns maxspänning (som kan vara 14,4V men framförallt äldre generatorer ger typ 14,0 - 14,2V).

Regulatorn drar även ner spänningen när man börjar närma sig max ström.

Det man ska komma ihåg är att den vanliga regulatorn är en ytterst rudimentär ska avpassad för bilar.

 

LiFePO4 är synnerligen sofistikerade batterier som oändligt överlägsna blybatterier. Men de är känsliga och att överlåta laddningen till en vanlig regulator är vansinnigt. Men det märks inte förrän om några år.

Det finns tre sätt att få rätt laddning.

1. Byt regulator till en som är avsedd för LiFePO4.
2. Sätt dit en "regulatorlurare" som helt enkelt lurar den vanliga regulatorn så att den ger rätt spänning. Kräver oftast ingrepp i generatorn.
3. En DC/DC-omvandlare som ser till att laddningen blir rätt tex Sterling ProAltC. Vad som helst som kan ge 13,5V kan ladda batterierna.

[Funkis 143]

Här är ett exempel på hur en kurva "brukar" se ut.

För att ge dina fina batterier bästa tänkbara behandling förordar jag alternativ nr 3 här ovan!

[speljakt 138]

 

Helt riktigt så drar regulatorn ner spänningen när man närmar sig generatorns maxspänning (som kan vara 14,4V men framförallt äldre generatorer ger typ 14,0 - 14,2V).

Regulatorn drar även ner spänningen när man börjar närma sig max ström.

 

Det är väl snarare så att generatorn begränsar strömmen för att inte spänningen ska bli så hög att batterierna börjar gasa och förlorar vätska? Om vi talar bly-syra batterier, vill säga.

Med ¨generatorns maxspänning¨ menar du förmodligen regulatorns reglerspänning?

 

Det andra påståendet förstår jag inte riktigt. Normalt är ju strömmen som störst i början av laddningen, då spänningen är låg, kanske bara 13,5 v eller så. Det som drar ner spänningen i det läget är inte regulatorn, utan det faktum att batteriet förmår att acceptera så mycket ström.

[bhemac 2 859]

Det är väl snarare så att generatorn begränsar strömmen för att inte spänningen ska bli så hög att batterierna börjar gasa och förlorar vätska? Om vi talar bly-syra batterier, vill säga.

 

 

 

Med ¨generatorns maxspänning¨ menar du förmodligen regulatorns reglerspänning?

 

Det andra påståendet förstår jag inte riktigt. Normalt är ju strömmen som störst i början av laddningen, då spänningen är låg, kanske bara 13,5 v eller så. Det som drar ner spänningen i det läget är inte regulatorn, utan det faktum att batteriet förmår att acceptera så mycket ström.

 

 

Säg så här: Regulatorn begränsar spänningen så den inte överstiger den för generatorn angivna spänningen tex 14,4V. Sen kan vi kalla den ¨generatorns maxspänning¨ eller "regulatorns reglerspänning".

 

Den andra funktionen i regulatorn är att begränsa strömmen så den inte överstiger vad generatorn är angiven att ge som mest, tex 60A. Annars skulle generatorn brinna om vi kopplade in ett antal urladdade batterier. Ett urladdat batteri tar emot så mycket ström det kan. Man kan ladda ett urladdat batteri med 15V om man bara har en tillräckligt stor strömkälla.

 

Förtydligand:

Regulatorn innehåller normalt ingen strömavkännade del, det gjorde däremot de gamla mekaniska regulatorena. Istället mäter man indirekt dvs när batteriet drar så mycket ström så att spänningen sjunker så regleras inte spänningen upp utan tvärtom ner. En mycket rudimentär funktion som gör att man aldrig får en bra laddning i en båt även om man skaffar en större generator. 

Redigerad 29 December , 2016 av bhemac

[Georg_Ohm 4 831]

 

Det är väl snarare så att generatorn begränsar strömmen för att inte spänningen ska bli så hög att batterierna börjar gasa och förlorar vätska? Om vi talar bly-syra batterier, vill säga.

Med ¨generatorns maxspänning¨ menar du förmodligen regulatorns reglerspänning?

 

Det andra påståendet förstår jag inte riktigt. Normalt är ju strömmen som störst i början av laddningen, då spänningen är låg, kanske bara 13,5 v eller så. Det som drar ner spänningen i det läget är inte regulatorn, utan det faktum att batteriet förmår att acceptera så mycket ström.

 

Vanliga "medskickade" standardregulatorer innehåller ju inte mer smart elektronik än vad man finner i en brödrost...

Tja det är väl tillspetsat, men som någon nämnde är det ju en komponent direkt hämtad från fordonsindustrin, liksom generaton i sig. Vanliga standradregulatorer använder ju syra-blybatteriet som referent och buffert och förlitar sig på att batteriet ingår som en aktiv del i regleringen. Därför blir det ju väldigt fel då man använder modernare batterityper.

 

Och som redan skrivits, så skall du se dig om efter annan regulator (och det var väl därför du startade denna tråd).

 

Jag har för längesedan jobbat på verkstad där man tog hand om utryckningsfordon, mestadels de som då var vita och även röda rätt så stora sådana, och där finns ju en del gemensamma el-problem som i fritidsbåtar, hög elförbrukning när fordonet står stilla och relativt korta körningar mellan station och larmadress, där förbrukningen var hög även under gång. Då testades det olika generatorer och regulatorer. Bland annat TWC-regulatorn som redan då hade slängts överbord av båtfolket. Jag vet att man experimenterade med 24 volts generatorer i 12-voltsystem också, och man kom väl inte fram till så värst sofistikerade lösningar annat än att man även där kopplade "landström" hemma på stationen.

 

Men utvecklingen går ju framåt, och ambulanser har ju idag än mer strömkrävande utrustning ombord idag, så man kanske skall vända sig till den genren och skaffa sig erfarenheter av eltekniska lösningar som används där idag. Tja, som ett förslag, att delvis tänka utanför boxen.

 

Sedan borde väl leverantören av ditt LiFePO4-batteri kunna ge upplysning av lämplig generator, regulator och var man eventuellt kan införskaffa sådan/sådana??

[speljakt 138]

Den andra funktionen i regulatorn är att begränsa strömmen så den inte överstiger vad generatorn är angiven att ge som mest, tex 60A. Annars skulle generatorn brinna om vi kopplade in ett antal urladdade batterier. Ett urladdat batteri tar emot så mycket ström det kan. Man kan ladda ett urladdat batteri med 15V om man bara har en tillräckligt stor strömkälla.

 

Förtydligand:

Regulatorn innehåller normalt ingen strömavkännade del, det gjorde däremot de gamla mekaniska regulatorena. Istället mäter man indirekt dvs när batteriet drar så mycket ström så att spänningen sjunker så regleras inte spänningen upp utan tvärtom ner. En mycket rudimentär funktion som gör att man aldrig får en bra laddning i en båt även om man skaffar en större generator. 

 

 

Första stycket: Att regulatorn skulle innehålla en funktion som begränsar generatorns maximala ström är en nyhet för mig. Däremot vet jag att vissa regulatorer har en termistor, som drar ned reglerspänningen i takt med att temperaturen stiger, vilket kan leda till onödigt långa laddningstider. Är det den funktionen du syftar på?

 

Andra stycket: Du skriver att när spänningen sjunker, så regleras spänningen ner. Jag förstår inte detta. Kan du utveckla?

 

[bhemac 2 859]

Det enklaste sättet at beskriva regulatorns funktion är att jämföra med ett aggregat som lämnar konstant 14,4V sen kopplar man ett motstånd i serie med batteriet. Vid liten ström så är spänningen lika på båda sidor av motståndet, vid stor ström blir det också ett stort spänningsfall. 

 

En regulator på ett elverk däremot lämnar konstant spänning oavsett belastning.

[speljakt 138]

Det enklaste sättet at beskriva regulatorns funktion är att jämföra med ett aggregat som lämnar konstant 14,4V sen kopplar man ett motstånd i serie med batteriet. Vid liten ström så är spänningen lika på båda sidor av motståndet, vid stor ström blir det också ett stort spänningsfall. 

 

En regulator på ett elverk däremot lämnar konstant spänning oavsett belastning.

 

Vi får nog konstatera att våra uppfattningar om hur en regulator fungerar skiljer sig åt i ganska hög grad.

 

Enklaste sättet att beskriva regulatorns funktion, enligt min mening, är att den mäter spänning och kan begränsa ström. Spänningen mäts antingen på generatorns pluspol eller, som på Volvon tror jag, via en senseledning på batteriets pluspol. Den ström som begränsas är den går till generatorns fältlindning, därmed begränsas indirekt även den ström som generatorn lämnar till batteriet. Begränsningen slår till först när spänningen uppnått ett förinstält värde (exvis 14,4v) och anpassas sedan så att detta spänningsvärde bibehålls. Ju högre laddninggrad batteriet har, desto mindre ström krävs för att åstadkomma spänningsvärdet – det är därför strömmen successivt faller i takt med att batteriet blir fulladdat.

 

Sedan finns det som sagt också regulatorer som har en temperaturmätare (termistor), som automatiskt justerar ner det förinställda spänningsvärdet i takt med att temperaturen stiger över en viss nivå.

 

Jag håller helt med tidigare inlägg om att det sannolikt krävs en mer sofistikerad regulator för litiumbatterier.

 

[guestsson 485]

Jag håller med bhemac. Regulatorn mäter och reglerar spänningen. Att detta sedan leder till förändringar av strömmen är en sekundär effekt i linje med Ohms lag att I=U/R, där R beror av ex. batteriernas inre resistans, ledningsresistans och generators inre resistans.

 

Tillägg: Generatorn levererar växelström och därmed finns en reaktiv komponent (induktiv reaktans) som kan spela stor roll vid höga frekvenser. Jag har inte kollat upp detta med det är troligt att det är impedansen snarare än enbart resistansen som verkar strömbegränsande för generatorn. 

Redigerad 29 December , 2016 av guestsson

[Georg_Ohm 4 831]

 

 

Vi får nog konstatera att våra uppfattningar om hur en regulator fungerar skiljer sig åt i ganska hög grad.

 

 

 

Och det antagandet är ju inte ett dugg konstigt, då det har förekommit regulatorer som arbetar på olika sätt, dels från samma tillverkare, dels från olika tillverkare, sedan då även eftermarkandsregulatorer som enligt reklamen skulle revolutionera hela båtlivet.

[bhemac 2 859]

"Begränsningen slår till först när spänningen uppnått ett förinstält värde (exvis 14,4v) och anpassas sedan så att detta spänningsvärde bibehålls."

 

Ja regulatorn begränsar så att spänningen inte överstiger tex 14,4V. Men då skulle den också ladda med den spänningen även om batteriet är mer eller mindre laddat tills generatorn blir överhettad. Batterierna skulle däremot laddas snabbt och effektivt men få en kort livslängd. 

Analogin med att regulatorn fungerar på samma sätt som ett motstånd är den bästa beskrivningen. Den tekniken användes fö förr i tex 220VDC system.

[MartinX 42]

Alla regulatorer jag känner till i bilgeneratorer har ingen aning om hur hög strömmen är, regulatorn känner enbart av spänningen, generatorn är normalt dimensionerad så att den är självbegränsande, om man försöker ta ut för hög ström räcker magnetiseringen i fältlindningen inte till så spänningen börjar falla över den maximala strömmen oavsett vad regulatorn har för sig, den kan ju inte göra mer än att koppla 14,4V till fältlindningen, detta gör också att generatorn är ganska kortslutningssäker i sig själv.

 

Jag har inte hängt med på den senaste generationerna generatorer så det kan ju hända att något nytt har kommit ut på marknaden.

[bhemac 2 859]

Regulatorerna har ingen aktiv strömavkänning (det finns undantag) men man får ändå en indirekt avkänning genom att regulatorn har en delvis negativ reglerkaraktäristik, ett inte helt ovanligt trick.

Har man däremot en DC/DC omvandlare så har man i den en riktig stömavkänning.

[MartinX 42]

Hur skulle denna negativa reglerkaraktäristik fungera menar du? Du nämner någon slags indirekt strömavkännande funktion i tidigare inlägg, annars skulle generatorn brinna och liknande men detta är nyheter för mig.

[bhemac 2 859]

Kolla figuren. En normal spänningsregulator försöker hålla utspänningen konstant. Med en negatiov reglering så sjunker utspänningen vid stigande ström, alltså har man fått en indirekt strömavkänning.

Man kan uppnå samma funktion med en kompoundgenerator eller med ett stort motstånd. För att kompensera spänningsförlusten i långa ledningar med en positiv reglering.

Som det mesta med bilgeneratorn så är det en mycket enkel och billig lösning men som då inte fungerar speciellt bra i båtar med rejält urladdade batterier och stora batteribankar.

 

[speljakt 138]

För en enkel men trovärdig beskrivning av hur en normal regulator fungerar:

 

https://www.alternatorparts.com/understanding-alternators.html

 

Skrolla ned till "voltage regulator".

[bhemac 2 859]

För en enkel men trovärdig beskrivning av hur en normal regulator fungerar:

 

https://www.alternatorparts.com/understanding-alternators.html

 

Skrolla ned till "voltage regulator".

 

En korrekt beskrivning av vilken spänningsregulator som helst för en generator. Men något förenklad.

[SteX 4]

Tack för alla svar.

 

Jag kommer att sätta cellbalanserare på varje cell som vardera "bränner bort" ca 1.7 A/cell om spänningen stiger upp mot kritiskt högt värde. Jag kommer att sätta 4 st per cell som då kan "bränna bort" 4x1.7A = 6.8 A/cell. Med fyra celler blir det totalt 4x6.8=27.2 A för hela batteriet.

 

För den intresserade är det dessa cellbalanserare: https://www.ev-power.eu/Battery-Management/Cell-Balancing-Module-3-60V-1-7A.html?cur=1

 

Spänningen per cell mäter jag med en finurligt cell-logger som kan larma om en enskild cell får för hög eller för låg spänning: https://www.ev-power.eu/Measure-Test-Tools-1-1/Cell-Logger-8-cells-1-battery-USB-port.html?cur=1

 

Jag har testat hemma i källaren, med min CTEK M100 laddare fungerar det bra med mina Sinopoly LiFePO4 celler. Har 1 st balanserare per cell, dvs totalt 4 st. Men jag vill ha marginal då jag inte har någon aning om hur min båtgenerator fungerar och hur mycket ström den ger i häraden 14.0 - 14.4 V mer än att det troligtvis inte är 60A när batteriet närmar sig full laddning.

 

 

Redigerad 1 Januari , 2017 av SteX

[bhemac 2 859]

Frågan är ju hur stor laddningen blir? Kanske tillräckligt snabbt, annars får man väl fixa något. Men prova först.

Allt mellan 3,4 - 3,65V per cell laddar.

 

Hur stora celler har du?

--

Om generatorn ger för låg spänning men har extern spänningsavkänning så kan man lura upp den med dioder.

Redigerad 1 Januari , 2017 av bhemac

[SteX 4]

Har 100 Ah (4 celler), det normala är att de ger ca 15% mer vilket betyder ca 115 Ah vilket är betydligt mer än mina gamla batterier.

Nu tror jag inte att jag kommer att få några problem med laddningen då generatorn har spänningsavkänning. Sätter sensorkabeln på batteriet och då regleras det ju bra.

Det jag är rädd för är obalans mellan cellerna därför är det bra med "by-pass" om någon cell råkar ha för hög spänning. Jag får då sk topp-balansering av cellerna.

 

[bhemac 2 859]

Med "bara" 100Ah borde generatorn fixade. Smart med separata celler, många köper "färdiga" batterier utan möjlighet att balansera.

--

Kollade lite för skojs skull, jag ska ju självklart inte byta nu men det är ju alltid bra att ha koll.

Nu har jag 4x95Ah AGM, utan att skada batterierna kan jag ta ut 2400Wh.

3x180Ah ger 1800Wh, då är man absolut på den säkra sidan och får ändå troligen lite mer. Kostnad ink moms 9200kr jämfört med 7400kr för AGM. Lite mindre kapacitet, jag måste fundera på om det räcker.

 

Helst sskulle jag vilja ha 4x300Ah, 3100Wh men 14600kr. Motsvarande AGM är 5x95AH och 9200kr. Skillnaden är inte så stor i pengar (runt 60%) men LiFePO4 klara garanterat 4 gånger fler cykler så på sikt är LiFePO4 klart mycket billigare. Sen att LiFePO4 väger en tredjedel, kan laddas snabbare, tål större strömuttag (man bör inte ta ut mer än 900A) mm är smällar man får ta

[SteX 4]

Precis, jag vill segla och inte gå mycket med motor. Räknar med att kunna ta ut ca 90%, det betyder ju 0.9*115Ah= ca 103 Ah som är användbart sen får jag starta motorn för att ladda igen.

Betydligt lägre vikt, mindre volym och framför allt mycket snabbare laddning.

[sy390 0]

Nu Lifepo4 projektet igång för mig också då vår blysyra bank på 350 ah tog slut. Batterier beställda från evpower. Är fullständig novis på elsystem, men har under två veckor läst mig igenom på elsystem och lifepo4. House power bms blir det för mig, som väl enligt cruisers forum blivit en "standardlösning". För att återkoppla till tråden, jag har redan en sterling advanced regulator som jag bara ska se till ge 13,8 i bulk läge och float 13,4/13,5, jag har en äldre version med andra batteriinställningar, så vi får se hur programmeringen går. Till sterlingen kopplar jag även ett räla från bmsen som stryper strömmen till sterlingen om spänningen överstiger 14.2 volt, den stänger i sin tur då ner "field" som jag förstår det. SteX, har du något låg volts larm? Kul att kunna dela tankar och lösa varandras problem med andra som är igång med lifepo4. 

[bhemac 2 859]

Nu Lifepo4 projektet igång för mig också då vår blysyra bank på 350 ah tog slut. Batterier beställda från evpower. Är fullständig novis på elsystem, men har under två veckor läst mig igenom på elsystem och lifepo4. House power bms blir det för mig, som väl enligt cruisers forum blivit en "standardlösning". För att återkoppla till tråden, jag har redan en sterling advanced regulator som jag bara ska se till ge 13,8 i bulk läge och float 13,4/13,5, jag har en äldre version med andra batteriinställningar, så vi får se hur programmeringen går. Till sterlingen kopplar jag även ett räla från bmsen som stryper strömmen till sterlingen om spänningen överstiger 14.2 volt, den stänger i sin tur då ner "field" som jag förstår det. SteX, har du något låg volts larm? Kul att kunna dela tankar och lösa varandras problem med andra som är igång med lifepo4. 

 

Hur stora celler ska du ha?

House Power BMS verkar vettigt har jag också förstått. Men vad fasen kostar det?

[Lintott 1 901]

EV-Power har satt samman ett 12V-paket med 4 st (3,2 V) 300A LiFePO4-celler, kopplingsbleck och en BMS (monitorerar och balanserar/cell) med bluetoothkommunikation för 1790$ (+VAT).

 

https://www.ev-power.eu/en/By-Brand-Manufacturer/GWL-Power/12V-3-6kW-LiFePO4-yacht-set-with-300Ah-cells-BMS-mobile-monitoring.html?&listtype=search&searchparam=bms&cur=0&&listtype=search&searchparam=bms

 

Nu börjar LiFePO4-system bli "konsumentprodukter".

[SteX 4]

Nu Lifepo4 projektet igång för mig också då vår blysyra bank på 350 ah tog slut. Batterier beställda från evpower. Är fullständig novis på elsystem, men har under två veckor läst mig igenom på elsystem och lifepo4. House power bms blir det för mig, som väl enligt cruisers forum blivit en "standardlösning". För att återkoppla till tråden, jag har redan en sterling advanced regulator som jag bara ska se till ge 13,8 i bulk läge och float 13,4/13,5, jag har en äldre version med andra batteriinställningar, så vi får se hur programmeringen går. Till sterlingen kopplar jag även ett räla från bmsen som stryper strömmen till sterlingen om spänningen överstiger 14.2 volt, den stänger i sin tur då ner "field" som jag förstår det. SteX, har du något låg volts larm? Kul att kunna dela tankar och lösa varandras problem med andra som är igång med lifepo4. 

 

Jag har en liten Cell Logger som mäter varje cell och på "hela batteriet" (se länk som jag har till EV-Power). Den larmar vid låg, hög och difference för cellerna, samtidigt larmar den även för hela batteriet. Den fungerar kanonbra när jag testat hemma i källaren.

Byter inte generaror eller batteriladdare i båten. Tror att det kommer att fungerar bra ändå.

 

Lintott: BMSen kan inte hantera speciellt mycket ström "By-pass", det gör däremot de balanseringsenheter som jag använder. Kan kan "bränna bort" ca 25W per cell om det skulle bli obalans vid hög spänning. Har 4 st balanseringskort per cell, vilket betyder totalt 16 st för batteriet, När en cell blir helt laddad far spänningen iväg snabbt och kan nå skadliga nivåer.

Redigerad 11 Januari , 2017 av SteX

[sy390 0]

Bhemac, 180 ah (Calb) blir det. Fick leverans från EV-power för ett par veckor sedan nu. Väntar bara nu på Housepower bms, det kostar ca 1500 tot för ett fyracellssystem, har dock inte fått det än, verkar fastnat i tullen då det levereras från USA. Då blir det väl 2-300 hundra till..

 

Stex, det blev en cell logger för mig också som extra larm. För mig blir det heller inga byten av regulator eller laddare då mina är någorlunda inställningsbara. Med ny solpanel på 140W så blev det en ny MPPT regulator som är helt inställningsbar. Stex, vilka huvudbrytare kommer du köra? Jag köpte nyss en Main Contactor, ett Tyco EV200 begagnat från Ebay för ca 300 spänn, det drar tyvärr ca 7 ampere per dygn, rätt mycket för en så liten bank, men det blir krångligt och framförallt dyrt om man vill hitta magnetiska reläer som i princip inte drar något alls, typ blue sea 7713. Så jag kommer endast köra en huvudbrytare (ev200) vid för hög eller låg spänning. Och sedan stryper jag också generatorn ifall jag når varningsnivån vid för hög spänning (en lägre spänning än huvudbrytarens nivå), detta görs via ett vanligt SPDT bilrelä, detta relä drar dock endast energi när varningsnivån uppnås (kretsen aktiveras), men vid överladdning så är det ju inte ett problem... Stex, hur har du gjort med balansering?

[bhemac 2 859]

180Ah med BMS blir då ca 12tkr, inte illa med tanke på att det ersätter 4x95Ah AGM som hos Biltema kostar 7400kr. Fast man kan ju köpa från Batteriexpressen och då kostar 4x92Ah 12250kr.

 

Är man nu kund hos Batteriexpressen så kan man ju välja deras PCM batteri, 110Ah a 20105kr.

(PCM är LiFePO4 celler i en ihoplimmad låda med en BMS-modul).

Kollade lite annat hos Batteriexpressen, tex har de 90Ah@12,8V LiFePO4 för 9375 kr. Exakt samma batteri (Winston) hos Ev-power kostar 5680kr inkl moms. Det är "bara" 65% dyrare i Sverige.

 

Detta visar väl med all önskvärd tydlighet att man bör välja sina inköpskällor och att det finns företag som tycker om att lura pengar av dumma båtägare.

 

Priserna på LiFePO4 har fö legat ganska stilla de senaste 1-2 åren och inget talar för några radikala sänkningar.