Kombinace článků

[cipis]

Tahle akademicka debata sem jaksi nepatri! Na to si zalozte dalsi vlakno v jine sekci.

Mame jednoduchy problem, totiz poskladat baterii. Nejsme zadni profici, delame to pro sebe, a uz jen to, ze s tim vubec delame, tak se vystavujeme riziku, ze se neco stane kvuli te baterii. Bez ohledu na to, jak moc presne je zmerena, jake meraky a zpusoby. Furt tam zustava ta manipulace s clanky.

Takze se prosim venujme, jak spocitat vhodnou kombinaci 3 clanku paralelne v 3x16 ks serii. A vzhledem k tomu, ze mam doma 24+ starych pytliku, tak me to zajima take, ve variante 3x8. Jsem schopen merit hodnoty, s nejakou presnosti, s nejakou chybou, tak chci neco, kam zadam vsech 24+ clanku, jejich hodnoty kapacity a vnitrniho odporu, a ono mi to vyplivne, ktere mam spojit k sobe, aby to bylo optimalni.

[PetaJoule]

1) Vydal jsem se na šrotiště a naložil vozík ojetých LiFePO článků, změřil jsem jejich parametry (mají velký rozptyl) a teď přemítám jak z toho udělat úložiště. Zde se může tvá metodika určení seskupení článků výborně hodit.
2) Nakoupil jsem několik sad článků grade B, změřil jejich hodnoty (mají malý rozptyl) a chystám se navrhnout konfiguraci úložiště. Zde se opět může tvá metodika určení seskupení článků výborně hodit.

Ok. Tak za a) to nepersonalizuj, není to "má metodika". Pouze jí představuji.

3) Nakoupil jsem několik sad článků údajně grade A, změřil jsem je a zjistil, že některé jsou grade B. Články, které měly nepřípustné odchylky parametrů jsem vyreklamoval a obdržel za ně bezvadné kusy. Rozptyl parametrů je minimální až zanedbatelný. Zde se tvá metodika nehodí k ničemu.

za b) kecáš, protože jsi tohle buď nikdy neudělal, nebo jsi narazil na specifický případ. Když dostaneš "grade A" 400Ah článků v rozmezí 395 až 420 Ah - mluvím ze zkušenosti, tak nebudeš reklamovat žádný z nich a i kdybys byl takový magor, že budeš z těch 64 400Ah (nom.) reklamovat ty dva co mají 395 a 397, tak i když Tě GWL nepošle kamsi, tak furt budeš mít rozptyl 400-420.

A že bys byl TAKOVÝ magor, že bys reklamoval i tu 420... hele to si o Tobě nemyslím ani já.
Takže ticho tam vzadu.

4) Provádím rozšíření kapacity úložiště po několika letech, kdy už se změnila chemie v LiFePO a nové články mají kromě jiné kapacity i jiné průběhy nabíjecích křivek. Možná i na tohle najdeš nějakou vhodnou matematickou metodu pro uspořádání kombinace článků.

Takže ticho tam vzadu, pak se k tomuto případu dostaneme dříve - měl jsem to v plánu.
A možná těm bystřejším v sále už dochází, že se tzv. "má metodika" dá použít i pro konfiguraci PV modulů - vlastně pro všechno co má XsYp charakter.

5) Další možné scénáře dle příběhů jednotlivých uživatelů fóra.

Které zde rádi probereme, až budu mít vycucané prsty a zeptám se "má ještě někdo něco?".
ale

b) Cíle a požadavky:

beru na vědomí, něco se dá jistě zakomponovat.

[cipis]

Dost!

[Keraj]

jako malí kluci
Jestli mohu odlehčit debatu otázkou výhodnosti paralelního řazení článků.

Prakticky:
Mám 2*16 článků LiFePO4 (135Ah EVE B-grade články se změřenou kapacitou 143-144 Ah).
Tedy dvě baterie s vlastními BMS.
Chci zvětšit úložiště o další baterie po 280 Ah (kompromis mezi cenou kapacitou a velikostí).

A otázka pro Vás je zda bude lepší mít 4 baterie, každá s jištěním a BMS (135, 135, 280, 280), nebo ze dvou 135 Ah baterii udělat jednu (135+135=270 ( změřenou 280) a mít tak 3 baterie podobné kapacity?

PS: na měření jsem vybaven dvěma multimetry které se na naměřené hodnotě nikdy neshodnou.

[PetaJoule]

A otázka pro Vás je zda bude lepší mít 4 baterie, každá s jištěním a BMS (135, 135, 280, 280), nebo ze dvou 135 Ah baterii udělat jednu (135+135=270 ( změřenou 280) a mít tak 3 baterie podobné kapacity?

-> https://forum.mypower.cz/viewtopic.php? ... 04#p210554

třeba. Ne tady, ne teď.

-------------------------------------------

Algoritmus či strategie kombinace článků nemůže fungovat bez vstupních dat. Zjistit kapacitu článků je z praktického pohledu ta nejnáročnější věc, protože chceme dobré baterie velkých kapacit ... tak máme co jsme si přáli.

Vybíjení 100Ah byť 30A trvá 3+ hodiny, už takový 400Ah je 13h a máte co dělat abyste dlouhodobě zvládli změřit dva takové články denně - jedím přístrojem.

Ale dejme tomu, že jste buď pracovitý a/nebo máte své otroky, tak takových 64 x 400Ah Winstonů máte po 36 hodinách iniciačně nabité a po 960ti hodinách změřené. Měření věříte plusmínus 1% a nastává velký okamžik pravdy jestli Vám u GWL či jinde nekecali. Znáte tedy:

• Kapacitu
• Vnitřní odpor

Pokud vám již při nabíjení nějaký z článků v termovizi svítil, tak to potvrdíte vnitřním odporem který je o jeden až dva řády vyšší než u ostatních a reklamujete jej. Nastala hodina pravdy a zjistíte, že máte články v rozsahu 395Ah až 420Ah. Rozptyl (Spread) je tedy

Spread = (Maximum Value - Minimum Value) / Expected Value × 100
Spread = (420 - 395) / 400 × 100 = 25 / 400 × 100 = 6.25%

Kdybych tohle nevěděl a prostě hrábnul do článku a kombinoval je bez vědomí o jejich kapacitě, tak by hrozilo s jistou (malou) pravděpodobností, že bych zrovna kombinoval nejhorší články. Je nutné si uvědomit, že oproti optimálnímu seřazení vždy budu tratit. Jen pro představu můžeme ale odhadnout pravděpodobnost, že se náhodou trefím do optimálního seřazení.

Viz příklad nahoře, 48 článků, chceme 16s3p. Zjistili jsme, díky Kostěj, že těch optimálních kombinací je 21 a víme, že všech kombinací je

C(48,3)=17,296
C(45,3)=14,190
C(42,3)=11,440
C(39,3)=9,139
C(36,3)=7,140
C(33,3)=5,456
C(30,3)=4,060
C(27,3)=2,925
C(24,3)=2,024
C(21,3)=1,330
C(18,3)=816
C(15,3)=455
C(12,3)=220
C(9,3)=84
C(6,3)=20
C(3,3)=1

T.j. pro libovolnou volbu první trojice kde sahám do pytle s 48 články mám 17296 možností, druhá trojice (pytel obsahuje již pouze 45 článků) 14190 možností atd. atd.

17296*14190*11440*9139*7140*5456*4060*2925*2024*1330*816*455*220*84*20
= 4385033528308566634493559397792748666880000000000
(díky dnešní výpočetní technice)

Ale protože je nám pořadí trojic jedno jako jestli zvolím (a,b,c) nebo (b,a,c) ...
tak to gigantické číslo mohu vydělit 16! což je takové jiné méně gigantické číslo 20922789888000 a dostanu
209581683503094720486138229760000000

Pravděpodobnost, že tedy vyberu jednu z těch 21 optimálních možností je
1 / (209581683503094720486138229760000000 / 21) = 1.00199595923609947802e-34

A nyní možná chápeme odpor proti tomu co tu říkám, protože každý kdo má doma XsYp baterii pro Y >= 3, nyní ví, že s téměř stoprocentní pravděpodobností "hrábl vedle". Když k tomu přidáme trochu psychologie https://en.wikipedia.org/wiki/The_Paradox_of_Choice, tak nyní bude každý extrémně nešťastný když bude stát před volbou jak seřadit své články.

V příštím článku: "Jaká je pravděpodobnost, že hrábnu úplně vedle, t.j. sestavím tu nejhorší možnou kombinaci"?


-------------

Opravdu by mě zajímalo v čem je seřazení deseti 100Ah članků paralelně nebezpečnější než využití jednoho článku 1000Ah. Já jen pokud se někdy někdo podíval do Winston 1000Ah článku jak uvnitř vypadá...

Ale to jen na okraji.

[gupa]

jako malí kluci
Jestli mohu odlehčit debatu otázkou výhodnosti paralelního řazení článků.

Určitě bych BMS nechal pracovat každou zvlášť pro každou sérii, nic jako články Li mezi ssebou, bych paralelně nepropojoval. BMS neustále kontroloval, jestli fungují a v případě poruchy něco měl jako dálkové odpojení. Reaktivita Li elektrodových hmot je tak napěťově od sebe, na rozdíl od NiCd, že bych měl stále sevřené půlky ze strachu že takto propojené lithium vzplane i barákem. Mít možnost zakopat takovou Li baterkárnu pod zem mimo dosah baráku, byl bych klidnější. Protože měření baterie je docela problém, stačí ji vzít jinak do ruky a stlačit nebo uložit po měření do nosiče a hodnoty jsou jiné. Propojit mezi ssebou série určitě jo, ale musí být mezi něma nějaké slučovací bezpečnostní prvky. Snad se to i nějak jmenuje, jako propojovače baterií.

Jinou kombinaci Lixx baterií bych doma nechtěl a přesvědčit mne by bylo těžké, protože každá navíc elektronika i hlídací je eventuální šajsdrek kvůli čemu vyhoří barák když nějaká součástka vyplivne.

[kybos]

za b) kecáš, protože jsi tohle buď nikdy neudělal, nebo jsi narazil na specifický případ. Když dostaneš "grade A" 400Ah článků v rozmezí 395 až 420 Ah - mluvím ze zkušenosti, tak nebudeš reklamovat žádný z nich a i kdybys byl takový magor, že budeš z těch 64 400Ah (nom.) reklamovat ty dva co mají 395 a 397, tak i když Tě GWL nepošle kamsi, tak furt budeš mít rozptyl 400-420.

Představ si, že nekecám. Nakoupil jsem u mivvy články 120 Ah. Co se týče kapacity byly pěkně srovnané (120,325 až 120,910 Ah) všechna čest prodejci, ale tři kousky nevyhověly na velikost samovybíjení a ty šly do reklamace.

[PetaJoule]

Představ si, že nekecám. Nakoupil jsem u mivvy články 120 Ah. Co se týče kapacity byly pěkně srovnané (120,325 až 120,910 Ah) všechna čest prodejci, ale tři kousky nevyhověly na velikost samovybíjení a ty šly do reklamace.

Takže Ty měříš Ah na tisíciny, ale já mám přístroj z příštího století. To nebudu dál komentovat.

------------

Abychom nezapomněli na dotaz 2:
Zatím nejlepší řešení od glottis:

Kód: Vybrat vše

300,09
300,22
299,97
299,72
299,72
299,81
300
299,98
300,06
300,5
300,44
300,54
300,5
300,55
300,86
299,45

t.j. 299.45 Ah - připomínám, že teoretické optimum je 300.150625 Ah
Najde někdo lepší? Tato výzva je zákernější protože kapacity jsou takové, že to svádí k mávnutí rukou "to je dobrý".

[kybos]

Takže Ty měříš Ah na tisíciny, ale já mám přístroj z příštího století. To nebudu dál komentovat.

Já ne, to měří mivvy nebo jeho dodavatel. Články dorazily již změřené. Možná má stejně geniální přístroj jako ty. Já mám ve výbavě na přesné měření jen starý Solartron 7151.

[PetaJoule]

abych teda pomohl - ona pak ruční optimalizace jde jednodušeji:

300.16 => ['101.69','100.7','97.77']
300.15 => ['103.6','98.3','98.25']
300.16 => ['104.84','100.5','94.82']
300.15 => ['100.81','99.45','99.89']
300.16 => ['104.38','99.66','96.12']
300.15 => ['101.59','103.66','94.9']
300.16 => ['98.7','101.78','99.68']
300.15 => ['98.5','99.06','102.59']
300.18 => ['101.36','101.31','97.51']
300.12 => ['100.36','102.63','97.13']
300.2 => ['98.35','109.43','92.42']
300.1 => ['108.09','94.59','97.42']
300.23 => ['98.99','104.24',97]
299.85 => ['106.68','97.75','95.42']
300.84 => ['88.66','109.3','102.88']
299.65 => ['105.35','100.65','93.65']

Je to tedy o krapítek (0.2 Ah) lepší, ale jistě se dá ještě něco udělat...

(to řešení od tomáš.007 beru na vědomí, ale je horší než to od glottis, takže pro naší úvahu ne relevantní)

[Keraj]

A můžete sem prosím dát i výpočet pro porovnání o kolik Ah horší bude kombinace tří baterii se 16 nejlepšími v jedné, 16 nejhoršími v druhé a zbylých 16 v třetí baterii?
Děkuji

[Kostěj]

300,04:
88,66 102,59 109,3 300,55
92,42 98,25 109,43 300,1
93,65 98,3 108,09 300,04
94,59 98,99 106,68 300,26
94,82 99,89 105,35 300,06
94,9 100,36 104,84 300,1
95,42 100,5 104,24 300,16
96,12 99,66 104,38 300,16
97 99,45 103,6 300,05
97,13 99,68 103,66 300,47
97,42 101,31 101,36 300,09
97,51 100,81 101,78 300,1
97,75 100,65 101,69 300,09
97,77 100,7 101,59 300,06
98,35 99,06 102,63 300,04
98,5 98,7 102,88 300,08

[PetaJoule]

A můžete sem prosím dát i výpočet pro porovnání o kolik Ah horší bude kombinace tří baterii se 16 nejlepšími v jedné, 16 nejhoršími v druhé a zbylých 16 v třetí baterii?
Děkuji

No jeje. To z hlavy:

B_l = battery_low = nejhorší baterie = kapacita nejhoršího článku = 88.66
B_m = battery_mid = střední baterie = kapacita 17. nejhoršího článku = 98.35
B_h = battery_high = nejlepší baterie = kapacita 33. nejhoršího článku = 101.59

=> 288.6 Ah, takže sakra špatná

Ta vůbec nejhorší možná (kdybych to jako cíleně sabotoval) by měla 274.73 Ah

[Keraj]

Ok děkuji, ten nejhorší se mi nějak schoval. Přitom o kousek výš to je dobře vidět.

Mohu poprosit ještě o krátké posouzení vlivu nejslabšího článku na baterii v případě kdy se používá v rozsahu 25-95% kapacity, nikoliv 100%, a články jsou na horním napětí srovnané ?

Bude využívaná kapacita baterie přesto omezena nejslabším článkem, nebo bude k dispozici 70% průměrné kapacity všech 16 čl. ?

Děkuji

[PetaJoule]

Koukám, že Kostěj opět válí.

Já tu chtěl troch škádlit s 299.78, až 300.01 (viz příloha) a on hned 300.04

No tak jo... tady mám jinou 300.04:

300.55 => (109.3,102.59,88.66)
300.49 => (106.68,98.99,94.82)
300.22 => (96.12,100.5,103.6)
300.13 => (97.77,103.66,98.7)
300.12 => (97.13,100.36,102.63)
300.1 => (97,97.75,105.35)
300.1 => (99.45,99.06,101.59)
300.1 => (97.51,98.35,104.24)
300.1 => (109.43,92.42,98.25)
300.09 => (101.36,97.42,101.31)
300.09 => (94.9,100.81,104.38)
300.08 => (102.88,95.42,101.78)
300.08 => (94.59,100.65,104.84)
300.08 => (98.5,101.69,99.89)
300.04 => (99.68,99.66,100.7)
300.04 => (108.09,98.3,93.65)


a tady 300.05, t.j. o 0.6 Ah víc než u glottise:

300.69 => (105.35,106.68,88.66)
300.34 => (102.59,98.3,99.45)
300.24 => (109.3,96.12,94.82)
300.16 => (95.42,100.5,104.24)
300.11 => (103.66,97.75,98.7)
300.1 => (109.43,92.42,98.25)
300.09 => (97,101.31,101.78)
300.09 => (108.09,93.65,98.35)
300.09 => (94.9,104.38,100.81)
300.08 => (97.42,99.06,103.6)
300.08 => (94.59,100.65,104.84)
300.08 => (101.36,97.13,101.59)
300.08 => (97.77,99.68,102.63)
300.08 => (101.69,98.5,99.89)
300.05 => (100.36,98.99,100.7)
300.05 => (97.51,102.88,99.66)


300.5 poprvé, ... 300.05 podruhé ...

[PetaJoule]

a 300.06 potřetí.

300.5 => (100.7,95.42,104.38)
300.41 => (96.12,104.84,99.45)
300.35 => (88.66,103.6,108.09)
300.29 => (104.24,97.75,98.3)
300.1 => (97.51,101.78,100.81)
300.08 => (97.13,101.36,101.59)
300.08 => (94.9,106.68,98.5)
300.08 => (93.65,97,109.43)
300.07 => (99.68,98.7,101.69)
300.07 => (103.66,98.99,97.42)
300.07 => (92.42,109.3,98.35)
300.07 => (100.36,100.65,99.06)
300.06 => (99.66,97.77,102.63)
300.06 => (94.59,102.59,102.88)
300.06 => (100.5,98.25,101.31)
300.06 => (99.89,94.82,105.35)

Nechám to tu tak chvíli stát - blížíme se situaci kdy bych i já řekl "dostatečně dobrý". Koneckonců východisko bylo "články nominálně 100Ah", tak dostat se na/nad 300Ah i když tam máme 88 Ah hajzlíka je snad i objektivně ok.
Je to dobrých 10% lepší než nejhorší možné řešení a tak 1,5% lepší než takové snažné heuristické ruční řešení.

-------

Vlastně máme k dispozici různé strategie volby, přesněji řečeno 3 (PDF download)
https://ojs.aaai.org/index.php/SOCS/art ... 7963/21688

* minimum span (nejmenší rozptyl)
* smallest maximum
* largest minimum

Zatím nás tak zajímalo především largest minimum, ale i jiné strategie mohou mít své opodstatnění. Znovu příklad z dotazu 1. Víme, že (nedosažitelné) optimum je 373,5 Ah, a dostaneme 373 Ah. Minimum span je pak když 8 kombinací ma 373 a 8 kombinací 374.

Ale je samozřejmě i možné docílit 373 Ah takto:

380 => (103,138,139)
374 => (102,135,137)
373 => (131,130,112)
373 => (128,129,116)
373 => (145,113,115)
373 => (126,146,101)
373 => (122,124,127)
373 => (117,142,114)
373 => (110,120,143)
373 => (111,118,144)
373 => (109,141,123)
373 => (107,147,119)
373 => (108,140,125)
373 => (105,132,136)
373 => (106,133,134)
373 => (104,148,121)

A najednou tam máme článek co trůní 7 Ah nad minimem. K čemu by to bylo? No... takový STM32 Mikrocontroller (blue, black pill etc.) sežere vše od 2.5V do ca. 4V a když žere, tak žere 30mA. Pokud jej třeba použiju na monitoring "nebo cokoliv" a připojím jej přímo na ten 380 článek, mám dobrých 10 dní kdy může tento uC běžet aniž by se dostal článek pod SoC těch ostatních. Například.

Ano, (dobrý aktivní) BMS se musí případně nastavit, že tento článek začne balancovat o 0.x V později, protože musí (a může) pobrat více energie, protože de facto se nyní jedná o článek s vyšší kapacitou ale i vyšší mírou samovybíjení.

[PetaJoule]

Tak jak jsem slíbil "Pravděpodobnost, že hrábnu úplně vedle, t.j. sestavím tu nejhorší možnou kombinaci"

Moc se mi do toho nechtělo, je to stochastika a tím pádem nic nového a nechci tu psát matematické traktáty. Ale asi je dobré uvědomit si pravděpodobnost extrémních událostí aby pak člověk dostal lepší odhad pro to "co v průměru očekávat". Takže opět situace "kapacity neznám, ale věřím".

48 článků, nějaké 3 z toho budou nejhorší, jaká je tedy pravděpodobnost že sestavím baterii obsahujíc právně tyto 3 někde v těch 16s jako 3p kombinaci?

No typická loterie "hrabu do pytle a tahám koule, 45 modrých, 3 červené"...
...hele, je to 1/1081, takže skoro promile.

(16 * 3! * 45!) / 48! = (16 * 6) / 48 * 47 * 46 = 96/103776 = 1/1081

nebo

Pravděpodobnost že vytáhnu 3 červené (a žádnou modrou)je
(C(3,3) * C(45,0) ) / C(48,3) a to je 1 / 17296
při 16 tazích
1 - (1 - 1/17296)^16 = 16 / 17296 = 1/1081

Podtrženo sečteno (v tomto konkrétním případě), když nebudu znát kapacity:

Pravděpodobnost, že náhodou trefím optimum je mizivá (10^-34)
Pravděpodobnost, že trefím tu nejhorší možnou alternativu je 1/1081
Zbytek (~ 99,9%) je pravděpodobnost, že budu někde "mezi", přičemž budu asi s 50% pravděpodobností kolem mediánu.

To by znamenalo pro Dotaz 2, že se budu mrcasit někde kolem 287.37253125 Ah
Když budu kapacitu znát a šmrdlat s Excelem, tak mám dobrou šanci být v horních 3%.

Takže ano, ten skok mezi neznát a znát kapacity je podstatně větší, než mezi znát kapacitu a "optimalizovat" vs. "neoptimalizovat".

Ta úvaha je samozřejmě zjednodušená. Napřiklad když mám velký rozptyl v kapacitách, tak důsledky "hrábnutí vedle" jsou horší, stejně tak se mi zvětší interval [min,max] a tám pádem vzdálenost mediánu od optima.

[PetaJoule]

A nyní k něčemu zajímavějšímu.

Dejme tomu, že mám svojí baterii 16s3p z 48 článků 101 až 148 Ah, tedy 373Ah a teď mi odejde ta mrcha 101 Ah.
No však byl nejslabší, asi to nedal. To v tu chvíli znamená, že mi celá kapacita baterie klesne o 101Ah.
Teď je zima, ja jsem soběstačný nebo lesomil a třeba ani nejsou peníze nebo civilizace...

Dotaz 3:
Můžu s tím něco udělat když zvolím jiné seskupení? Jaké mohu dosáhnout lepší kapacity než ubohých 272 Ah?

------

Psal jsem (jinde), že sestavení 2p je jednoduché a že to teprve od 3p začíná být divoké. Pak jsem to editoval a dodal, že to již od 2+p začíná být divoké.

Příklad jedné 80kWh baterčičky: https://forum.mypower.cz/viewtopic.php?f=39&t=10828
Jedná se o 2 x 16s2p, celkem tedy 64 článků.

Dotaz 4:
Známe-li kapacitu 64 článků a chceme sestavit 2 x 16s2p - jak má vypadat strategie sestavení?

[jahodovák]

Začíná to být zajímavé,ale stejně to klidně udělám po svém a to tak,že klidně po zjištění,že sestava má slabsí článek,klidně k tomu připojím článek menší kapacity a nic nepřepojuju,pokud ušetřený čas věnuji získávání prostředků na obstarání potřebného článku udělám něco pro své zdraví a ušetřím si námahu s přesouváním článků.Samozřemě by to nešlo,pokud bych na to měl málo místa,jelikož jen jedna sada je z nových článků,dá se předpokládat,že časem to bude potřeba i častěji,jako výhodu vidím to,že okamžitě stoupne bez zdlouhavého přepojovaní kapacita zas na nejslabší článek v sestavě a takto mohu pomalu a stále nenápadně navyšovat kapacitu,jelikož mám kapacitu dost velkou,ostatní parametry mě až zas tak nemusí zajímat,protože ani při maximálním zatížení a i nabíjení nejdu nikdy nad 0,2 C.Hezký podvečer všem.

[cipis]

No ale ne kazdy ma takovy vychozi stav, ze ma z vlastni baterky srot.
Treba ja, dostal jsem starou baterii ze skutra, vyhodil pytliky jak balon nebo s utrzenyma paskama. No a zbylo mi 24 clanku o rozdilnych kapacitach. No tak proc to neposkladat do 3x8 na muj 24V system? A kdyz uz skladat, tak radsi optimalne, ne?
Az chlapci dokonci tohle cviko, tak sem nahodim hodnoty, a budu zvedav na vysledek.