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Discussione: Test e caratterizzazione batterie LiFeYPO4

  1. #41
    Seguace

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    Questa sera ho corso poco al litio, ho messo in carica, il caricabatterie di serie è a 3 fasi, dopo 1,5ore era già alla seconda fase, la tensione delle batterie era a 13.7 tranne una a 14V, proprio quella sotto il caricabatterie, che sia il calore a fare questo scherzetto?
    Qualche video dei miei esperimenti li trovate su:
    http://it.youtube.com/user/alessiof76

  2. #42
    Super_Mod

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    premessa... non vi arrabbiate, a volte il mio essere moderatore va in conflitto con il mio scrivere come utente qualsiasi, però vi avviso che con calma, se non lo fanno altri mod, eliminerò i post OT.

    Questa mia discussione vuole essere tecnica e legata alle batterie al litio, ovviamente spero che altri diano contributi attinenti, però cicalini e costi di spedizione non c'azzeccano! (si scrive così?)

    Alessio, visto? Che sia il calore o altro ti sta già succedendo quello che io ho riscontrato... le divergenze sono inevitabili senza circuiti di controllo!

    Tornando in tema, metto un altro grafico interessante ma, attenzione, DA PRENDERE CON 'LE MOLLE'.

    E' un po' l'inverso dei grafici di scarica. In pratica durante le ricariche ho memorizzato a vari intervalli di tempo tensione e corrente immessi nelle batterie.
    Quindi non assorbiti da rete, ma proprio forniti dal CB! In tal modo i grafici sono svincolati dall'efficienza del CB, MA sono soggetti a imprecisioni perchè non potevo stare sveglio le notti a prendere i valori ogni pochi minuti.
    A parte qualche curva un po' troppo staccata (probabili errori di misura...o di calcolo) dalle altre, il risultato è abbastanza coerente sia con i dati di scarica che con gli assorbimenti da rete (che comunque ho misurato).

    #9001.jpg

    Il grafico conferma che le batterie 'accettano' più energia di quella nominale. Per semplicità mi riferisco ancora agli Ah, il calcolo in kWh dà risultati molto vicini come 'eccesso' rispetto al nominale.
    Il grafico inoltre evidenzia l'inutilità di andare oltre i 15V, anzi direi conferma la correttezza della mia scelta di limitare la carica a 3,6x4=14,4V, a quella tensione tutte le batterie hanno immagazzinato il 100% della capacità nominale o più.
    La curva è molto piatta fin dall'inizio, in realtà la 'piega' tra o e 25% è fasulla, per essere precisi il valore a 0% è la tensione a vuoto delle batterie scariche, molto variabile perchè i tempi trascorsi dalla scarica erano diversi (e comunque non risalgono tutte allo stesso modo). Dopo pochi minuti dall'inizio della carica la tensione è già sopra i 13V, anche a causa della corrente in ingresso che la alza di qualche decimo di V.

    Per comodità, visto che io e molti altri usiamo celle singole o batterie 'aperte', ecco lo stesso grafico ricalcolato come media di tensione delle singole celle:
    #9002.jpg
    Certificatore energetico (ex?) in Lombardia

    FIAT Seicento Elettra 'Eli': http://www.energeticambiente.it/fiat...ia-di-eli.html

    Ecolà-Retrofit elettrico di una Lambretta del 1952: http://www.energeticambiente.it/categoria-l1-l3-es-scooters-moto-trasformate-elettriche/14725064-e-arrivo-la-ecola.html

    riqualificazione energetica del mio appartamento:http://www.energeticambiente.it/sist...-ho-fatto.html

  3. #43
    Pietra Miliare

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    Grazie Riccardo, io sulle Winston ,colgo l'occasione per ricordare che anche io uso quelle, tempo fa avevo fatto un log di carica.
    Colgo l'occasione per inserirlo insieme al tuo cosi' ci facciamo una idea tutti insieme
    Il log è stato fatto sull'intero pacco batterie, quindi 20 celle, si tratta di celle bilanciate ogni giorno dal BMS, quindi posso dire piuttosto allineate.
    Ecco i dati riepilogativi del test:
    - La curva di carica è stata elaborata estraendo il valore medio delle celle.
    - Le 20 Celle sono da 40AH e sono delle Winston LiFeYPO4
    - La corrente di carica era di 7,6A
    - I valori sono stati misurati a valle del carica batterie, quindi è stata misurata la corrente in ingresso al pacco.
    - Le celle sono state caricate usando 8,7AH, quindi tenete conto che la curva è parziale rispetto a quella di Riccardo, è una curva di carica di una cella carica al 75%

    Ecco l'immagine della curva di carica
    zoom+cella.jpg


    Qui sotto invece il grafico complessivo con l'andamento degli AH e degli A
    grafico+complessivo.jpg

    Se poi vi interessa spulciare meglio i dettagli qui trovate gli allegati in excel ed altre info

    Il blog di Ccriss: Finalmente ho fatto un log sulla carica della batteria!!

  4. #44
    Super_Mod

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    si le tue curve le avevo viste, evidenziano meglio il punto di piena carica.... aahh che comodità arduino!
    però in effetti, se ho capito bene, l'appiattimento a 3,6V non è delle celle ma merito del circuito bilanciatore passivo, giusto? Cioè il tuo grafico credo sia già legato ad una configurazione specifica.
    Infatti io non ho visto la tendenza a fermarsi a 3,6V, ed è proprio questo il rischio che volevo evidenziare se non si controllano e bilanciano le celle singolarmente
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  5. #45
    Pietra Miliare

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    Quote Originariamente inviata da riccardo urciuoli Visualizza il messaggio
    l'appiattimento a 3,6V non è delle celle ma merito del circuito bilanciatore passivo, giusto?
    Si è cosi', e questo dipende dal 2 fattori, il primo è l'impostazione del carica batterie che ha come voltaggio target 3,6V * 20 celle = 72V, quando raggiunge quel voltaggio inizia la fase voltaggio costante corrente variabile e parallelamente i bilanciatori iniziano a lavorare. Nel mio caso, essendo le celle tra loro già bilanciate, tutte raggiungono piu' o meno insieme i fatidici 3,6V. A quel punto il carica batterie carica costantemente 0,07A che è esattamente la corrente di shunt del BMS.

    Della curva, l'aspetto piu' interessante è l'accelerazione di salita del voltaggio tra i 3,45V ed i 3,55V, indica che le celle sono cariche (infatti oltre ha caricato pochissimo, 0,5AH se ricordo) , ma la curva cambia in funzione dell'amperaggio esattamente come avviene anche nella scarica, ma io carico a 0,2C (8A su 40AH) , mentre tu a 0,41 (25A su 60AH).
    Se avessi caricato ad 1C o di piu' il mio grafico sarebbe stato diverso, avrebbe avuto un voltaggio piu' alto, senza contare i fattori legati alla temperatura che alterano anche loro la curva.

    P.S.: Se un domani vuoi loggare i dati con Arduino basta dirlo, ne compri uno ,ti giro il codice e se hai un PC ti installo l'applicazione Java che riceve da Ardu e scrive su disco tutto quello che vuoi. Poi prendere il file e farci analisi diventa piu' divertente . Tanto siamo vicini di "casa".

  6. #46
    Pietra Miliare

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    Note di Moderazione: Spuzzete
    Nota di moderazione.

    I messaggi non attinenti sono stati spostati principalmente nella discussione: http://www.energeticambiente.it/pile-e-batterie/14754706-batterie-per-trazione-carica-scarica-storage-2.html

    Vi prego di attenervi tutti quanti al titolo della discussione. Ci sono già altre discussioni che trattano le altre tematiche riguardati datasheet, prezzi, cicli di scarica ed uso-manutenzione.

    Ultima modifica di nll; 08-06-2013 a 09:52 Motivo: inserito tag di moderazione
    Bici elettrica MKIII : qui.

    E-bike / li-ion batteries / electronics / etc. : jacopo.tk


  7. #47
    Seguace

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    criss, ma hai anche qualche andamento della temperatura in funzione alla carica nei meandri delle tue sheet?

  8. #48
    Pietra Miliare

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    Nel blog avevo messo l'Excel con i tutti i dati da cui sono partito per fare i grafici
    Qui sotto c'e' il link al documento... Se accedi , nel header trovi varie info tra cui la temperatura esterna e quella delle batterie. Il sensore della batteria è semplicemente incastrato ed incollato tra due celle nel box batterie per cui non so quanto possa essere indicativo ed utile.

    In sintesi trovi che la temperatura di partenza 21,6 gradi e finisce a 21,8 gradi con temperatura esterna di 13,6 gradi.
    Avendo caricato le celle quando erano già belle calde ed avendolo fatto per solo 8AH non aiuta molto.

    https://docs.google.com/file/d/0B3M-qkvpYHMccHBUODFjTVJHbFU/edit?usp=sharing



  9. #49
    Seguace

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    In questo giorni ho fatto diverse misurazioni e prove.... scariche forti, scariche moderate, ricariche senza equalizzazione e ricariche delle singole batterie a 14.5V.... Vedo di riassumere brevemente la MIA esperienza con 4 batterie in serie:

    Nell'utilizzo in fascia di tensione media (12V-13.5V sotto carico) i pacchi batterie sono molto simili come tensione e corrente , nell'uso fino a 2C le differenze di tensione sono entro i 10mV.

    dopo diversi giorni di utilizzo con la ricarica di serie del birò (la tensione arriva a 55V o 57v con opportuni accorgimenti), quando la tensione del pacco arriva a 55 il caricabatterie scende di tensione, le batterie si caricano a tensioni differenti (per esempio una batteria a 14.4 e la minima a 13.8)...l giro di 2 ore tornano tute a 13.50V ne comunque dopo pochi minuti di utilizzo scendono di tensione e si portano alla stessa tensione...

    Caricandole singolarmente a 14.5V con 8A amper... nonostante la tensione complessiva del pacco batterie sia quasi la medesima (qualche Volt in più) le batterie restano cariche a tensioni uguali 13.90 V

    dopo la ricarica di equalizzazione (una alla volta) ho fatto un bel giretto, le tensioni restano più o meno uguali e anche durante la ricarica del birò! Dato che il caricabatterie del birò alla fin fine carica il pacco a 55.6V provo a lasciar proseguire la seconda fase di carica del caricabatterie di sere... e vediamo cosa succede alla tensione delle celle.

    Conclusione (?): dopo i primi 10 cicli circa, le tensioni a " quasi scarico" o "quasi tutta carica" delle batterie iniziano a differenziarsi, e una ricarica batteria per batteria a 14.5 SEMBRA rimettere "in pari" le batterie
    Qualche video dei miei esperimenti li trovate su:
    http://it.youtube.com/user/alessiof76

  10. #50
    Super_Mod

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    Bravo Alessio!

    Confermi grosso modo quanto ho notato io. Il fatto fondamentale da tenere sempre presente è che se si fa una ricarica in serie (come su tutti i veicoli, scooter compresi) è molto meglio aprire le monoblocco, e comunque è indispensabile montare un circuito equalizzatore.
    Infatti nella fase in cui cala la corrente (credo tu abbia sbagliato a scrivere tensione) le tensioni tendono a separarsi, o per lo meno io alla fine di una ricarica serie molto luga, con corrente finale molto bassa (praticamente nulla) ho trovato una delle monoblocco leggermente sopra i 16V!
    E al suo interno le celle potrebbero essere diverse, quindi sopra la tensione di guardia!
    Quella differenza di 0,7V che hai trovato dopo poche ricariche può aumentare, e con serie lunghe come sulle auto (18...) è ancora peggio.

    Tu hai fatto equalizzazione 'attiva', fattibile per gli smanettoni ma non su tutte le ricariche; è utile, ma non tutela: secondo me se ti capita un viaggio vicino all'autonomia limite potresti rischiare guai anche se fosse la prima ricarica dopo l'equalizzazione.
    Certificatore energetico (ex?) in Lombardia

    FIAT Seicento Elettra 'Eli': http://www.energeticambiente.it/fiat...ia-di-eli.html

    Ecolà-Retrofit elettrico di una Lambretta del 1952: http://www.energeticambiente.it/categoria-l1-l3-es-scooters-moto-trasformate-elettriche/14725064-e-arrivo-la-ecola.html

    riqualificazione energetica del mio appartamento:http://www.energeticambiente.it/sist...-ho-fatto.html

  11. #51
    Seguace

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    una curiosita':
    potreste pesare le singole celle o i singoli blocchi?

  12. #52
    Super_Mod

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    già fatto vedi in 1a pagina... sono coerenti con gli 11,5kg dichiarati per le monoblocco e 2,3kg per le celle (intendo da 60Ah).

    Bene, scusate la pausa causa lavori, ecco a voi altre memorabili curve!

    La prima, tanto per dare un esempio di monoblocco meno 'brillante':
    #5_1a_scarica_10A.jpg

    E invece il risultato di faticose elaborazioni semi-manuali dei dati del cell-log durante le scariche:

    scarica_monoblocco.jpg

    scarica_celle.jpg

    Bene, è tardi e poi voglio che si scateni l'inferno...da parte vostra ovviamente!
    Vediamo se riuscite a interpretare le curve e trarne delle conclusioni, poi vi dico le mie così non vi influenzo....

    Aiuto solo dicendo che le curve sono separate in due, in ogni grafico in alto quelle con scarica a 10A, in basso a 25A.

    Aspetto commenti!
    Certificatore energetico (ex?) in Lombardia

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  13. #53
    Pietra Miliare

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    Riccardo,guardando il 3 grafico (per semplicità) la mia prima osservazione è il gap di voltaggio tra la scarica a 10A e quella a 25A, trovo la differenza di voltaggio piuttosto alta. Se il calo di voltaggio, e credo che sia cosi', è direttamente proporzionale agli ampere di scarica, mi aspetterei dei grafici a 60A (1C) bruttini.
    Se prendo come punto di riferimento del 3 grafico il minuto 50, a 10A di scarica ho un valore medio di 3,23V, mentre su 25A di scarica ho un valore medio di 3,18V. Quindi posso dedurre che 15A di (25A -10A) danno un calo di tensione di 0,05V (3,23V-3,18)). Quindi potremmo dire che ogni ampere scaricato abbassa il voltaggio di circa 0,003V (0,05/15).

    Quindi sempre simulando, se scaricassi 60A (1C) dovrei ottenere un calo di voltaggio a cella di 0,18V (0,003*60).
    Sempre simulando, se scaricassi 120A (2C) dovrei ottenere un calo di voltaggio a cella di 0,36V (0,003*120).
    Se scaricassi 180A (3C) dovrei ottenere un calo di voltaggio a cella di 0,54V (0,003*180). Se uso come riferimento 3,3V come voltaggio di cella a circuito aperto con carica vicina al 100% otterremmo la tensione della cella sui tre casi rispettivamente a 3,12V (1C), 2,94V(2C) e 2,74V (3C).

    Guardandoli cosi' non sembrano fantastici per celle che dovrebbero scaricare a 3C, ma essendo conteggi totalmente spannometrici..

    Dimenticavo, con questi dati potremmo calcolare anche la resistenza interna della cella che risulterebbe di circa 3 mOhm che sembrerebbero un po' alti


    Diciamo che è per fare un po' di elucubrazioni, difficile dare un senso preciso senza avere i dati veri e propri, bastano 1 decimo di volt per cambiare .

  14. #54
    Pietra Miliare

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    Ed ecco una bella foto di una cella Winston da 40AH e relativo peso da aggiungere alla collezione di informazioni su queste celle.



    Come vedete il peso è 1,563Kg è molto simile a quello dichiarato di 1,5Kg

    Cella su bilancia.JPG
    Ultima modifica di ccriss; 12-06-2013 a 10:46

  15. #55
    Seguace

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    x CCRISS le mie 40AH "cedono" meno in tensioni rispetto alle tue stime sulle 60AH, partendo con 13.8V a vuoto la tensione a velocità di crociera (60A da opuscoli) la tensione scende a 12.50V (3,12 cella) circa, anche in salita (limitata a 80A da un vecchio depliant ) non si scende sotto i 12.30v (3.07 cella). Anche dopo aver consumato 30Ah (stima fatta con le indicazioni del caricabatterie) la tensione non scende sotto i 12-11,9V in accelerazione... Solo con il boost la tensione scende VELOCEMENTE e mi fermo a 11.4 (in pratica sono già a 40Km/h) appena tolgo il boost la tensione torna istantaneamente oltre i 12 V
    Qualche video dei miei esperimenti li trovate su:
    http://it.youtube.com/user/alessiof76

  16. #56
    Pietra Miliare

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    Quote Originariamente inviata da riccardo urciuoli Visualizza il messaggio
    già fatto vedi in 1a pagina... sono coerenti con gli 11,5kg dichiarati per le monoblocco e 2,3kg per le celle (intendo da 60Ah).

    Bene, scusate la pausa causa lavori, ecco a voi altre memorabili curve!

    La prima, tanto per dare un esempio di monoblocco meno 'brillante':
    #5_1a_scarica_10A.jpg
    Wow!Terribile il grafico qui sopra, ma a quanti A scaricavi? Quanti A hai estratto dopo 5 ore e dopo 5 ore e mezza? Queste sono le celle su cui farei in po' di indagini e prove di carica/scarica per vedere se dopo qualche ciclo si stabilizzano. Sarebbe anche interessante testare la resistenza interna.

    Gli altri due grafici sembrano in ordine, nel senso che è un po' quel che mi aspettavo, la curva di scarica a mio avviso non è proprio così piatta, si possono usare i dati per costruire una sorta di undicatore di carica a seconda della tensione del pacco bat.
    Bici elettrica MKIII : qui.

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  17. #57
    Paladino del Forum

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    Qualche anno fa mi eccitavo per altri tipi di curve...

  18. #58
    Super_Mod

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    @criss: ecco perchè aspettavo voi, a me a prima vista era sembrato un ottimo risultato!

    Dovrò verificare sul veicolo, ma così spannometricamente non mi sembra così male specie a scarica avanzata: io con le pb da avviamento vedevo cali di 1-2V per batterie a correnti elevate, diciamo di picco (150A molto circamente..).
    E credo che le batterie di avviamento siano ottime come R interna, anche se non durano...

    Quello che mi piace, a parte la caduta ad alte I da verificare, è l'assenza quasi totale di effetto peukert almeno a questi amperaggi, e la Rinterna (o caduta di tensione se preferite) che non peggiora apprezzabilmente al procedere della scarica.

    @spuzzete: quello era a 10Ah, interessante per ricordare a tutti l'importanza del monitoraggio sulle singole celle (checchè ne dicano i produttori)
    Dice anche una cosa positiva, cioè (per lo meno su batterie nuove) che gli squilibri diventano consistenti solo vicino e dopo il 100% della capacità nominale prelevata.
    In pratica era prevedibile, se si sfruttano al limite le celle le pur minime differenza di Ah reali provocano una divergenza e conseguente 'pericolo' per le celle s****te
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  19. #59
    Seguace

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    criss, tieni in considerazione che stai considerando un voltaggio di "carico" su una cella presumibilmente carica.

    su una cella abbastanza carica non e' molto importante che il voltaggio rimanga sempre sopra a 2.65V (cosa che sarebbe realmente difficile anche con 10C, per queste celle), perche' e' il deflusso dell'energia che causa questo, ma comunque hai ancora abbastanza reattivi omogenicamente dispersi per produrre nuova energia senza causare lacune, e quindi provocare una maggiore richiesta solo su determinate zone surriscaldando gli elettrodi e rovinandoli.
    il problema nasce quando non hai piu' "carburante", e quindi e' probabile che alcune zone rimangano a secco (lacune), incrementando il lavoro locale delle altre zone, e cuocendo cosi' quella zona dell'elettrodo.
    in piu' il fatto di avere una bassissima quantita' del reagente ridotto allunga il tempo di ricarica all'infinito (per quelle zone), disomogeneizando la dispersione dei reagenti, e percioo' riducendo notevolmente la superficie attiva, quindi la capacita' totale.

    il pericolo e' di chiedere overload a cella scarica... se lo fai a cella carica procura molti meno problemi.

    riccardo, da quello che si nota dai grafici ci sono la batteria 2 e 4 che sono o piu' pesanti o di altro lotto, in cui hanno usato sali piu' puri e/o laminati per supporto elettrodi con meno resistenza.
    sono costantemente sopra del minimo 10%, mentre le altre, pur avendo voltaggi differenti in partenza, sotto carico hanno andamenti con una varianza talmente bassa che si puo' trascurare.

    cosa comporta questo?
    prova a mettere una stilo ed un torcione in serie, e vedrai che la stilo siscaldera' ben piu' di quanto farebbe se avesse in serie una gemella.
    quelle due batterie possono portare disalineamenti e carichi termici indesiderati.... vanno di piu', ma non e' detto che sia meglio... e' sicuramente meglio averle tutte uguali.

    Quote Originariamente inviata da ccriss Visualizza il messaggio
    Come vedete il peso è 1,563Kg è molto simile a quello dichiarato di 1,5Kg
    purtroppo non e' un dato sensibile, ossia che tu abbia tutte le celle a 1,5 o tutte a pesi diversi non ha nessuna relazione con il loro funzionamento.
    ho chiesto del peso delle singole celle perche' se la differenza era notevole (e sulle celle grandi lo puo' essere) poteva essere una possibile spiegazione, ma non la spiegazione certa.

    questa differenza di 63 grammi puo' indicare:
    che il case di plastica e' di una lavorazione di lotti "grossolana" e dimensionalmente piu' elevata, quindi dentro sono uguali, o meglio ancora che questo case pesa il triplo degli altri e visto che la cella pesa uguale e' sottostandardizzata o vero anche l'esatto inverso.
    e la stessa cosa si puo' dire per le lamine dei supporti elettrodo, della loro purezza o giusta lega, della purezza dei sali, del materiale dei dadi e di ogni singola variabile che compone questa cella...

    Quote Originariamente inviata da Spuzzete Visualizza il messaggio
    Sarebbe anche interessante testare la resistenza interna.
    ecco, questo e' gia' un dato piu' indicativo.
    Ultima modifica di riccardo urciuoli; 12-06-2013 a 23:55

  20. #60
    Super_Mod

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    riguardo la resistenza interna più che stimarla come ha fatto criss non saprei...

    @lucusta: no credo tu abbia inteso male i grafici...
    Quello con sfondo giallino evidenzia un certo squilibrio all'interno di una monoblocco, ma ripeto è uno squilibrio solo a fine scarica, e poi la monoblocco era stata caricata e scaricata senza equalizzare le celle (così come tutte le altre batterie).
    Cioè intendo dire che questi grafici sono riferiti a monoblocco aperte ma NON gestite con equalizzazione, quindi qualcosa dovrebbe migliorare con equalizzazione in ricarica.

    I grafici che tu hai interpretato come celle anomale sono riferiti come ho detto a due correnti diverse di scarica, le curve più alte a 10A e quelle più basse a 25A.
    Le ho messe insieme sia per evidenziare la caduta di tensione, sia la minima differenza di Ah effettivi erogati, per lo meno a queste correnti 'moderate'
    Certificatore energetico (ex?) in Lombardia

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  21. RAD
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