LIFEPO4 en paralelo con Plomo

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LIFEPO4 en paralelo con Plomo

#1

Mensaje por Pac0 »

Abro este hilo para solventar las dudas sobre una instalación "híbrida" de baterías.

Es un caso que algunos foreros habrán pensado y que no se atreven a ponerla en marcha, por motivos técnicos o por desconocimiento.

Lo que voy a explicar es fruto de una conversación el el grupo de Telegram de las baterías LIFEPO4, no se ha probado, o desconozco si alguien lo ha hecho, pero analizando los posibles "problemas", he llegado a la conclusión quizás válida para ese tipo de conexión.

Veamos los posibles problemas en una conexión de LIFEPO4 con Plomo:

Si ya tenemos un banco de Plomo digamos de 1000Ah a 24V y queremos ampliar con 300Ah / 25V de Lifepo4.
La diferencia de voltaje no es un problema ya que el BMS se encargará de cortar la carga cuando estemos haciendo una ecualización o absorción por encima del voltaje admitido por el BMS.

El principal problema es la conexión de los dos bancos y el trasvase de energía entre ellos, en especial del LIfepo4 al Plomo. Para este caso en concreto deberíamos elegir un BMS adecuado para ese trasvase...
NUNCA uno de gran potencia, que solo es necesario cuando el Lifepo4 es el único banco de baterias que se instala.

¿Porqué?

Si tienes un BMS de 200A y conectas los dos bancos, (hay quien dice que además pongas un interruptor para separar los bancos cuando sea necesario), el primer trasvase de energía es un pico de 200A, que dañaría el banco de plomo, del ejemplo, que solo admite una carga segura cercana al 10% o 100A.

Así que para este caso en concreto que el banco de lifepo4 es de reserva, ha de configurarse como un generador externo y ponerle un BMS que no exceda de esa carga crítica máxima, incluso diría que con la mitad tendríamos suficiente, además de abaratar el BMS mucho.

En mi caso (el del ejemplo), si cargo con el generador 50-70Ah, con poner un BMS de 70A sería suficiente.

Hay que tener en cuenta que el BMS dice 70A de "salida" de baterías, pero de entrada suele ser la mitad que serían 35A. Suficiente para cargar si el gasto no ha sido muy excesivo...

Espero la opinión de los expertos en electricidad, para confirmar mis "sospechas"...

Un saludo
:snoopy
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Re: LIFEPO4 en paralelo con Plomo

#2

Mensaje por Homo_non_sapiens »

Pac0 escribió: 10 Abr 2022, 11:55 Abro este hilo para solventar las dudas sobre una instalación "híbrida" de baterías ...

Si tienes un BMS de 200A y conectas los dos bancos ... el primer trasvase de energía es un pico de 200A, que dañaría el banco de plomo, del ejemplo, que solo admite una carga segura cercana al 10% o 100A.
Sin meterme en los detalles del proyecto, que me parece de interés para más de uno, comentar que las baterías de plomo-ácido no son tan delicadas como dices
Algunos recomiendan el 10% de la capacidad (en Ah) como intensidad máxima de cargar (en A), otros recomiendan el 15%. Estas recomendaciones se refieren a una intensidad de carga constante, quiere decir que la batería se carga siempre con esta intensidad máxima. Aquí hablamos de un pico de intensidad de poca duración, como puede ocurrir muchas veces en un sistema FV, y que no daña a la batería

Quiero decir que no pasa nada, si un banco de plomo-ácido de 1000Ah se carga con 200A para unos minutos
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Re: LIFEPO4 en paralelo con Plomo

#3

Mensaje por Pac0 »

Una imagen vale más que mil palabras...
image.png

Este sería un esquema básico del ejemplo anterior...

Adelanto mi desconocimiento de como funciona el BMS. Me baso en lo que he leído.

Si nos llegan 80A del campo solar, estos pasarán por los dos bancos en función de su resistencia interna, pero el BMS tiene que limitar el trasvase del plomo al Lifepo4 a 35A hasta que ese banco esté cargado según el límite Vcc del BMS. Los dos bancos se irán "equilibrando", o esa es la teoría, a medida que la carga los completa.
Si no está llegando carga del campo solar, el banco de Plomo irá captando energía del banco de Lifepo4, hasta igualar los voltajes. (Es una suposición...).

Con esta hipótesis, durante las horas no solares, el banco de Lifepo4 actúa como una fuente externa de carga. Si lo hace al límite del BMS (70A) o a menos, solo lo dirá la puesta en práctica, pero el trasvase se equilibrará en un punto de voltaje determinado por el equilibrio entre ambos bancos...

Es una hipótesis no una certeza...

:snoopy
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Re: LIFEPO4 en paralelo con Plomo

#4

Mensaje por Pac0 »

Homo_non_sapiens escribió: 10 Abr 2022, 12:14
Pac0 escribió: 10 Abr 2022, 11:55 Abro este hilo para solventar las dudas sobre una instalación "híbrida" de baterías ...

Si tienes un BMS de 200A y conectas los dos bancos ... el primer trasvase de energía es un pico de 200A, que dañaría el banco de plomo, del ejemplo, que solo admite una carga segura cercana al 10% o 100A.
Sin meterme en los detalles del proyecto, que me parece de interés para más de uno, comentar que las baterías de plomo-ácido no son tan delicadas como dices
Algunos recomiendan el 10% de la capacidad (en Ah) como intensidad máxima de cargar (en A), otros recomiendan el 15%. Estas recomendaciones se refieren a una intensidad de carga constante, quiere decir que la batería se carga siempre con esta intensidad máxima. Aquí hablamos de un pico de intensidad de poca duración, como puede ocurrir muchas veces en un sistema FV, y que no daña a la batería

Quiero decir que no pasa nada, si un banco de plomo-ácido de 1000Ah se carga con 200A para unos minutos
Estoy de acuerdo contigo, pero un BMS de bajo amperaje cuesta la mitad que uno de alto amperaje y en realidad estás dando seguridad a la instalación.

Por otra parte si la batería de plomo está algo baja, el pico de intensidad se convertirá en constante durante varios minutos. Yo veo mejor no excederse y en el ejemplo si tenemos un BMS de 100A, y el plomo admite 100Ah o más, estaríamos generando durante una hora una carga de 100A. Para este banco de plomo no hay problema. Pero con un BMS de 200A, la carga ¿sería siempre de 200A? Digo siempre que el plomo estuviera descargándose por la noche....

Yo creo que no hay que arriesgarse a ese punto y utilizar el BMS de menos valor ya que nos proporciona un trasvase mucho más equilibrado...
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Re: LIFEPO4 en paralelo con Plomo

#5

Mensaje por Homo_non_sapiens »

Pac0 escribió: 10 Abr 2022, 12:21 Una imagen vale más que mil palabras...
A ver si entiendo lo que nos dices, @Pac0:

Primero tendría que saber, cual de las dos baterías en el esquema de tu post #3 es la de litio - supongo que la más pequeña (en azul claro). La de plomo sería la más grande - correcto?

Segundo, entiendo que los 35A que van a la izquierda (del plomo al litio), fluyen cuando hace sol, con la FV generando (con la batería de plomo en absorción o al final de bulk - o en ecualización), y los 70A que van a la derecha, fluyen cuando no hace sol (tensión del litio superior a la del plomo)

La causa de que fluya corriente entre los dos bancos de batería conectados en paralelo, es que un banco tiene la tensión diferente al otro banco
- Cuando el banco de plomo está en absorción o ecualización, su tensión será superior a la del banco de litio - entonces fluirá corriente del plomo al litio
- Cuando las baterías están "descansando", la tensión del litio será superior a la del plomo y la corriente fluirá del litio al plomo
- Cuando las baterías se están descargando fuertemente, la tensión de cada una dependerá de su respectiva resistencia interna - y de la intensidad de descarga, claro
- Sin BMS, solo las resistencias internas de los bancos limitarían a la intensidad. Como esas resistencias internas son muy pequeñas, la intensidad sería enorme - una catástrofe
- Los 35A rsp. 70A que dices, son las limitaciones que establece el BMS - correcto?

Yo tampoco sé como exactamente funciona un BMS, pero me suena razonable, lo que dices
A ver si @Vitriolo, @Corazon_de_perro o algun otro nos explican como funciona un BMS ...

Una idea: Has pensado como sería la situación, si añades un vaso más al banco de plomo? Sería de 26V, con lo que la tensión del banco de plomo sería siempre superior a la del banco de litio y la corriente fluiriá siempre del plomo al litio. Posiblemente sea ventajoso ...??
Nota 1: El rango de tensiones configurables de un regulador (o híbrido) suele ser lo suficientemente amplio para configurar las tensiones de absorción, flotación y ecualización para un banco de 26V

Nota 2: En este hilo ya hay alguna información sobre el proyecto de @Pac0:
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Re: LIFEPO4 en paralelo con Plomo

#6

Mensaje por Pac0 »

El diagrama es "escueto", pero has adivinado cual es cada banco (por los colores...).

Lo que dices es lo que yo pienso "hipotéticamente" hablando.

El BMS limita la carga/descarga, por eso es mejor que sea de bajo amperaje para cuadrar las cargas/descargas.

Poner un vaso más de plomo ahora mismo con mis baterías que tienen ya casi 5 años, no me parece aconsejable, pero es quizás la mejor idea para tener dos bancos de diferente tipología.

Hay que tener en cuenta que las celdas Lifepo4 se venden como de 3,2V cuando en realidad su capacidad máxima está en los 3,65V. A 3,2V están al 50% de la capacidad...

Para cargarlas al máximo (29,2V), solo has de llegar a absorción con el plomo. En flotación de 27,2V, por ejemplo estarían a 3,4V las celdas que es un 90% de SOC...

En teoría los dos bancos llegan a estabilizarse en flotación pasando a cargar cuando el plomo baja la tensión...
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Re: LIFEPO4 en paralelo con Plomo

#7

Mensaje por Pifek »

Hola,
veo que desde Abril no retomáis el tema, la cuestión es que tengo un banco formado por 4 baterias agm 6v 450AH c20 y dos baterias Turbo energy 2,2 kwh lifepo4 ncm que me gustaría poner en paralelo con las agm.
Ambas se soportan en cuanto a voltajes de bulk y flotación , y tengo entendido que una agm soporta bastante carga por si hubiese picos de trasvase de amperios entre ellas.

Creo que con una de ellas no ciclaría el plomo, pero con dos quizás deba usar algún sistema para limitar ese trasvase, habláis de un bms pero no se me ocurre cual o no visualizo un bms haciendo eso. Si me podéis aportar más información o si finalmente hicistéis el mix entre litio y plomo me gustaría saber cómo.
Un saludo
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Re: LIFEPO4 en paralelo con Plomo

#8

Mensaje por Mleon »

Pifek escribió: 27 Sep 2022, 12:41 Hola,
veo que desde Abril no retomáis el tema, la cuestión es que tengo un banco formado por 4 baterias agm 6v 450AH c20 y dos baterias Turbo energy 2,2 kwh lifepo4 ncm que me gustaría poner en paralelo con las agm.
Ambas se soportan en cuanto a voltajes de bulk y flotación , y tengo entendido que una agm soporta bastante carga por si hubiese picos de trasvase de amperios entre ellas.

Creo que con una de ellas no ciclaría el plomo, pero con dos quizás deba usar algún sistema para limitar ese trasvase, habláis de un bms pero no se me ocurre cual o no visualizo un bms haciendo eso. Si me podéis aportar más información o si finalmente hicistéis el mix entre litio y plomo me gustaría saber cómo.
Un saludo
En que rangos de voltajes te quieres mover en:

- Batería de plomo AGM: Voltaje mínimo y máximo ?
- Batería de LiFepo: Voltaje mínimo y máximo ?
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Re: LIFEPO4 en paralelo con Plomo

#9

Mensaje por Pifek »

Hola compañero,
pues la teoría es que ambas pueden configurarse con un bulk a 29 y ambas aceptarían una flotación a 27.2 , en lo único que hay una diferencia en el voltaje de corte , las agm las puedes configurar a 21v pero las turbo energy 2.2 veo que el bms me suele cortar antes sobre 22v ya te parpadea el led rojo y estas en el ultimo 10% de SOC . Pero ya que suman , sería incluso beneficioso cortar a 22v y las agm aún aumentarían su vida.
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Re: LIFEPO4 en paralelo con Plomo

#10

Mensaje por Mleon »

Pifek escribió: 28 Sep 2022, 20:26 Hola compañero,
pues la teoría es que ambas pueden configurarse con un bulk a 29 y ambas aceptarían una flotación a 27.2 , en lo único que hay una diferencia en el voltaje de corte , las agm las puedes configurar a 21v pero las turbo energy 2.2 veo que el bms me suele cortar antes sobre 22v ya te parpadea el led rojo y estas en el ultimo 10% de SOC . Pero ya que suman , sería incluso beneficioso cortar a 22v y las agm aún aumentarían su vida.
O sea que tenemos un rango desde 22V a 29V...ok?

El caso peor que se puede dar es que una batería esta a 29V y otra a 22V al conectarlas (esto podría ocurrir por diversos motivos...por ejemplo.... se ha desconectado la batería de litio cuando estaba descargada y al día siguiente solo se cargo la AGM, etc )

En esta situacion...que pasaria?

Pues que pasaria intensidad de las AGM a las litio con una intensidad que dependera de la resistencia del cable que une a ambas baterias y de las resistencias internas de ambas baterias

Para limitar esa intensidad a un maximo "aceptable" hay varias opciones...las simples que se me ocurren serian:

A) Poner un disyuntor, fusible... ..en el cable que une ambas baterias para que en ese caso proteja

B) Incorporar una resistencia en el cable que limite la intensidad... de que valor y potencia?... hagamos calculos....

Si queremos que el máximo de intensidad de traspaso entre baterías sea de 50A en esa situación tendríamos:

29V-22V = 7V = R * 50 .... luego la resistencia a poner seria de 7/50 Ohm = 0,14 Ohm

La potencia máxima que se disiparía seria = W = V*I = 7 * 50 = 350W lo que es bastante de disipación .. o sea una resistencia "gorda" y con algo que ayude a disipar calor

El consumo habitual de dicha resistencia será mucho menor porque lo normal no sera que se tenga una diferencia entre baterías de 7V sino mucho menos

Por ejemplo para 1V de diferencia entre Litio y AGM la intensidad que circulara sera de I = V/R = 1/0,14 = 7A

Lo watios que se disiparían en la resistencia sería W = V * I = 1 * 7 = 7W

Evidentemente ya dependerá si esta configuración de que una batería ayude a la otra pero con algo de perdidas en la resistencia y con una intensidad limitada es asumible o no

Lo he puesto rápido y de noche...espero que los cálculos y conceptos no tengan alguna errata tonta
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Re: LIFEPO4 en paralelo con Plomo

#11

Mensaje por Pifek »

Gracias,
Viendo lo que comentas se me ocurre un arduino midiendo voltaje de bornes en ambas ,y con disparo a dos reles solidos que abra el bloque de baterías de menos voltaje, si hay una diferencia de por ejemplo +3v quedando soló la batería cargada en circuito. El problema es que luego habría que, manualmente, igualar cargas derivando a la de menor voltaje hasta igualar. ( que bien programa podría hacer incluso de balanceador automático )

El tema del disyuntor o fusible no sé si sería factible ya que la I de carga del regulador siempre y en algún momento, sería superior a esa I de corte , siendo en mi caso de unos 80A , ¿o voy mal?

En cuanto al ejemplo que diste , si el bms de las baterías de lítio las bloquea por algún motivo, entiendo que el circuito ya quedaría abierto y luego deberíamos equilibrar manualmente, pero no habría riesgo de ciclaje o sobrecarga , entiendo.
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Re: LIFEPO4 en paralelo con Plomo

#12

Mensaje por Mleon »

Cuando hablas de reles solidos??

Si es el tipico SSR DC basado en mosfet ten en cuenta que no admiten intensidades en ambos sentidos

En cualquier caso yo no pondria esa solucion por complejidad y posibles averias

Cuantos Amperios maximos crees que tienes de carga y descarga a/desde las baterias?
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Re: LIFEPO4 en paralelo con Plomo

#13

Mensaje por Pac0 »

Pifek escribió: 27 Sep 2022, 12:41 Hola,
veo que desde Abril no retomáis el tema, la cuestión es que tengo un banco formado por 4 baterias agm 6v 450AH c20 y dos baterias Turbo energy 2,2 kwh lifepo4 ncm que me gustaría poner en paralelo con las agm.
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Creo que con una de ellas no ciclaría el plomo, pero con dos quizás deba usar algún sistema para limitar ese trasvase, habláis de un bms pero no se me ocurre cual o no visualizo un bms haciendo eso. Si me podéis aportar más información o si finalmente hicistéis el mix entre litio y plomo me gustaría saber cómo.
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Se quedó en el aire ya que finalmente no instalé el banco de lifepo4 porque el proveedor chino no me generó confianza en el tema de plazos de entrega desde Europa.

Las baterías que tienes de lifepo4 son de rack, supongo... y por supuesto ya llevan un BMS incorporado que limitará tanto la carga como la descarga. Míralo en las características del módulo ya que por lo que he leído es de 50A carga/descarga máxima.

Lo ideal para conectarlas es que las tensiones sean lo más iguales posibles...

Un saludo
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Re: LIFEPO4 en paralelo con Plomo

#14

Mensaje por Pifek »

Mleon escribió: 30 Sep 2022, 18:18 Cuando hablas de reles solidos??

Si es el tipico SSR DC basado en mosfet ten en cuenta que no admiten intensidades en ambos sentidos

En cualquier caso yo no pondria esa solucion por complejidad y posibles averias

Cuantos Amperios maximos crees que tienes de carga y descarga a/desde las baterias?
Pues es un EASun de 3 kw y tiene un MPPT de 80A
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Re: LIFEPO4 en paralelo con Plomo

#15

Mensaje por Mleon »

Pifek escribió: 03 Oct 2022, 21:31
Mleon escribió: 30 Sep 2022, 18:18 Cuando hablas de reles solidos??

Si es el tipico SSR DC basado en mosfet ten en cuenta que no admiten intensidades en ambos sentidos

En cualquier caso yo no pondria esa solucion por complejidad y posibles averias

Cuantos Amperios maximos crees que tienes de carga y descarga a/desde las baterias?
Pues es un EASun de 3 kw y tiene un MPPT de 80A
Pues según eso unos 80A de carga máxima y unos 120A de descarga máxima

Yo inicialmente no me liaría mucho y pondría simplemente un disyuntor entre baterías por seguridad y , por eso de ver lo que ocurre y poder actuar en consecuencia, shunts para monitorizar la intensidad que circula a/desde cada banco de baterías
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