Wat is bottom balance bij een LFP accu?

In dit artikel, dat deel uit maakt van een artikelenreeks over de LFP accu, bespreken we wat een bottom balance is.

Introductie

Bij een accu, zoals een een LFP accu, is het zeer ongewenst als de cellen van de accu in onbalans zijn. Want als ze in onbalans zijn zal een deel van de beschikbare accucapaciteit onbenut blijven.

Zorgen dat de cellen "in balans" zijn, kan op twee manieren gebeuren: top-balance en bottom-balance. Technisch gezien is er geen voorkeur voor top- of bottom-balance, maar op het moment van schrijven is top-balance de gangbare techniek. In dit artikel bespreken we de bottom-balance techniek.

Wat is het doel van bottom-balance?

Het doel van bottom-balance is dat de accucapaciteit maximaal benut kan worden.

Wat is er aan de hand als de cellen in onbalans zijn?

Cellen van een accu zijn in onbalans als de lading van de cellen niet gelijk is. Stel, je hebt een 12 Volt 100 Ah accu, met vier cellen, en als cel nummer twee een lading heeft van bijvoorbeeld 55 Ah en de andere cellen hebben een lading van 50 Ah, dán is sprake van een onbalans.

Waarom heeft een onbalans invloed op de bruikbare accucapaciteit?

We gebruiken het voorbeeld van hiervoor, stel dat we die 100 Ah accu vol gaan laden, dan zal na het laden van 45 Ah cel nummer twee vol zitten, die heeft immers dan een lading van 55+45=100 AH.

De andere drie cellen hebben echter een lading van 50+45=95 Ah, die zijn dus niet geheel geladen.

Wanneer je die accu dan gaat ontladen, dan zal je maximaal 95 Ah kunnen ontladen. Want na het onttrekken van 95 Ah zullen de cellen 1, 3 en 4 een lading hebben van 0 Ah (dus leeg) en cel twee heeft nog 5 Ah "over".

De accu had je gekocht als een 100 Ah accu, maar in de praktijk is maar 95 Ah praktisch bruikbaar.

Hoe werkt bottom-balance?

Bij bottom-balance balanceermethode ontlaad je eerst alle cellen van de accu tot 0 Ah. Dat is alleen maar mogelijk door de cellen individueel te ontladen. Zou je de accu als geheel ontladen, dan zal in ons voorbeeld in cel nummer twee nog lading achterblijven.

Het ontladen gebeurd met een weerstand per cel. De cel wordt via die weerstand ontladen en tegelijkertijd wordt de celspanning bewaakt.

Zodra de celspanning 2,5 Volt is^[1], dan is de cel leeg en wordt het ontladen meteen gestopt. Dit moet bij iedere accucel zo uitgevoerd worden. Na deze ontladingen weet je voor 100% zeker dat iedere cel géén lading heeft, dus 0 Ah.

Als je de accu daarna gaat laden, dan worden de cellen simultaan geladen dus alle cellen zullen tegelijkertijd een lading hebben van eerst 1 Ah, dan 2 Ah, daarna 3 Ah, en uiteindleijk 100 Ah en dan is de accu vol.

Na deze bottom-balance sessie kan je de accucapaciteit maximaal benutten.

Hoef je maar één keer een bottom-balance uit te voeren?

De accucellen zullen door de loop van de tijd mogelijk "uit de pas gaan lopen", de bruikbare capaciteit zal langzaam veranderen door verschillen in de SoH van de individuele cellen. Dit komt bijvoorbeeld door verschillen in interne weerstand en temperatuursverschillen, cellen aan buitenkant blijven doorgaans koeler dan de binngste cellen (en temperatuur heeft invloed op het verouderingsproces).

Dus na de initiele bottom-balance zal op termijn de cellen langzaam weer in onbalans raken. Dan is 10 mV verschil tussen de cellen geen enkel probleem, maar als twee cellen 100 mV of meer verschillen is dat een waarde die aandacht behoeft, lees: dat je opnieuw moet bottom-balancen.

Hou daarom regelmatig, via het BMS, de spanningen van de cellen in de gaten.

Is bij een accu die je bottom-balanced een BMS nog noodzakelijk?

Iedere accu moet voorzien zijn van een BMS. Het BMS fungeert als een soort zekering en voorkomt dat als de acculader defect raakt, of de cellen te ver uit balans raken, het BMS ingerijpt waardoor geen onheilspellende dingen met de cellen gebeuren. Voor ons is het een no-brainer, iedere accu heeft een BMS nodig.

Mijn BMS heeft een passieve (dan wel actieve) balancer, moet ik die gebruiken?

Een BMS heeft vrijwel zeker een balancer, passief dan wel actief. Als je bottom-balanced moet je juist niet de balancer van de BMS inschakelen, die gaat namelijk een soort top-balance uitvoeren. Dus die schopt de bottom-balance door de war. Niet doen dus.

Wil je de balancer van BMS gebruiken, kies dan voor top-balance.