Actieve of passieve balancering in een lithiumaccu voor campers?
Bij de aanschaf van een lithiumaccu wordt vaak gekeken naar de capaciteit in ampère-uren (Ah), het maximale vermogen, de prijs en de garantie. Toch is er nog een belangrijk technisch onderdeel dat invloed heeft op de prestaties en levensduur van een LiFePO4-accu: de celbalancering.
In dit artikel leggen we uit wat een balancer doet, wat het verschil is tussen actieve en passieve balancering en waarom het belangrijk is om naar het complete ontwerp van de lithiumaccu en het energiesysteem van de camper te kijken.
Kort antwoord: een passieve balancer voert overtollige energie van de cel met de hoogste spanning af als warmte. Een actieve balancer verplaatst energie van een cel met een hogere spanning naar een cel met een lagere spanning. Actieve balancering kan grotere spanningsverschillen efficiënter corrigeren, maar de kwaliteit van de accucellen, het BMS en de complete installatie zijn minstens zo belangrijk.
Waarom heeft een lithiumaccu een balancer?
Een LiFePO4-lithiumaccu bestaat uit meerdere afzonderlijke accucellen die samen één accupakket vormen. Een 12,8V-lithiumaccu bestaat doorgaans uit vier cellen die in serie zijn geschakeld.
Hoewel de cellen tijdens de productie worden geselecteerd en op elkaar worden afgestemd, zijn ze nooit volledig identiek. Door productieverschillen, temperatuur, gebruik en veroudering kunnen na verloop van tijd kleine verschillen in celspanning en capaciteit ontstaan.
Wanneer deze verschillen te groot worden, kan dit leiden tot:
- een lagere bruikbare accucapaciteit;
- eerder ingrijpen van het Battery Management System (BMS);
- het voortijdig stoppen van het laden of ontladen;
- minder gelijkmatige belasting van de accucellen;
- verminderde prestaties en mogelijk een kortere levensduur.
Om spanningsverschillen tussen de cellen te beperken, beschikt het BMS van een kwalitatieve LiFePO4-accu doorgaans over een vorm van celbalancering.
Wat doet een balancer in een lithiumaccu?
Een balancer helpt om de spanning van de afzonderlijke accucellen zo dicht mogelijk bij elkaar te houden. Wanneer één cel tijdens het laden sneller een hoge spanning bereikt dan de andere cellen, kan de balancer dit verschil corrigeren.
Hierdoor kan worden voorkomen dat het BMS het laden of ontladen voortijdig onderbreekt doordat één afzonderlijke cel zijn bovenste of onderste spanningsgrens bereikt.
Hoe en wanneer de balancer werkt, verschilt per accumerk en BMS. Ook de balanceerstroom, inschakelspanning en gebruikte regeltechniek kunnen sterk verschillen.
Passieve balancering
Bij passieve balancering wordt de cel met de hoogste spanning afgeremd. Een kleine hoeveelheid energie wordt via een weerstand omgezet in warmte. Hierdoor krijgen de andere cellen gelegenheid om een vergelijkbaar spanningsniveau te bereiken.
Passieve balancering wordt veel toegepast in lithiumaccu’s. In combinatie met kwalitatieve, goed gematchte accucellen en een goed ontworpen BMS kan deze techniek uitstekend functioneren.
Voordelen van passieve balancering
- relatief eenvoudige en bewezen techniek;
- betrouwbaar bij kwalitatieve en goed gematchte accucellen;
- minder complexe elektronica;
- veel toegepast door gerenommeerde accufabrikanten.
Aandachtspunten bij passieve balancering
- een klein deel van de energie wordt omgezet in warmte;
- de balanceerstroom is vaak relatief beperkt;
- grotere celverschillen kunnen meer tijd nodig hebben om te worden gecorrigeerd;
- veel passieve balancers worden pas actief boven een bepaalde celspanning.
Wanneer een lithiumaccu structureel niet ver genoeg wordt opgeladen, kan een passieve balancer minder gelegenheid krijgen om de cellen te corrigeren. De exacte werking hangt af van het ontwerp en de instellingen van het BMS.
Actieve balancering
Een actieve balancer werkt volgens een ander principe. In plaats van overtollige energie uitsluitend om te zetten in warmte, wordt energie van een cel met een hogere spanning verplaatst naar één of meer cellen met een lagere spanning.
Hierdoor blijft een groter deel van de energie binnen het accupakket. Afhankelijk van de gebruikte techniek en balanceerstroom kan een actieve balancer grotere spanningsverschillen sneller corrigeren dan een passief systeem.
Of een actieve balancer tijdens het laden, ontladen of in rust werkt, hangt af van het ontwerp en de instellingen van het BMS. Niet iedere actieve balancer werkt daarom op dezelfde manier.
Voordelen van actieve balancering
- energie wordt tussen de accucellen verplaatst;
- minder energieverlies in de vorm van warmte;
- kan met een hogere balanceerstroom werken;
- kan grotere spanningsverschillen sneller corrigeren;
- kan interessant zijn bij grote accupakketten en intensief gebruik.
Aandachtspunten bij actieve balancering
- technisch complexer dan passieve balancering;
- doorgaans duurder om te produceren;
- de werking en balanceerstroom verschillen sterk per systeem;
- actieve balancering compenseert geen slechte accucellen of onjuiste installatie.
Actieve en passieve balancering vergeleken
| Eigenschap | Passieve balancering | Actieve balancering |
|---|---|---|
| Werking | Voert een kleine hoeveelheid overtollige energie af als warmte | Verplaatst energie tussen accucellen |
| Energiegebruik | Een klein deel gaat verloren als warmte | Een groter deel van de energie blijft in het accupakket |
| Techniek | Relatief eenvoudig en bewezen | Complexer |
| Balanceerstroom | Vaak relatief laag | Kan aanzienlijk hoger zijn |
| Toepassing | Zeer geschikt voor kwalitatieve, goed gematchte en stabiele accucellen | Interessant bij grotere accupakketten, grotere celverschillen en intensief gebruik |
| Altijd beter? | Nee. De totale kwaliteit van de accucellen, het BMS en de installatie blijft bepalend. | |
Is een actieve balancer altijd beter?
Nee, een lithiumaccu met actieve balancering is niet automatisch beter dan een accu met passieve balancering. Actieve balancering kan technisch voordelen bieden, maar de prestaties en levensduur van een lithiumaccu worden door meerdere factoren bepaald.
Belangrijke factoren zijn onder andere:
- de kwaliteit en herkomst van de accucellen;
- de nauwkeurigheid waarmee de cellen zijn gematcht;
- de kwaliteit en instellingen van het Battery Management System;
- de maximale laad- en ontlaadstromen;
- de laadstrategie en gebruikte laadapparatuur;
- temperatuurbewaking en eventuele accuverwarming;
- de bekabeling, zekeringen en aansluitingen;
- de kwaliteit van de complete installatie.
Een fabrikant die hoogwaardige accucellen gebruikt en deze nauwkeurig op elkaar afstemt, kan uitstekende prestaties behalen met passieve balancering. Andersom kan een actieve balancer de nadelen van slechte of sterk afwijkende accucellen niet volledig oplossen.
Kijk daarom niet alleen naar de woorden ‘actieve balancer’, maar ook naar de kwaliteit en het complete ontwerp van de lithiumaccu.
Waarom zijn de juiste laadspanning en laadstrategie belangrijk?
Veel passieve balancers worden pas actief wanneer de afzonderlijke accucellen tijdens het laden een bepaalde spanning bereiken. Wordt een lithiumaccu structureel niet ver genoeg opgeladen, dan kan er minder gelegenheid zijn om de cellen te balanceren.
Een actieve balancer kan hier, afhankelijk van het ontwerp, minder gevoelig voor zijn. Ook bij actieve balancering blijven een correcte laadspanning en laadstrategie echter belangrijk.
De aanbevolen laadspanning, absorptietijd en overige instellingen verschillen per accumerk en model. Volg daarom altijd de technische laadvoorschriften van de fabrikant. Een algemene laadspanning is niet automatisch geschikt voor iedere LiFePO4-accu.
Een goede lithiuminstallatie is meer dan alleen een accu
Een betrouwbare lithiuminstallatie bestaat uit componenten die correct op elkaar zijn afgestemd. Alleen een hoogwaardige lithiumaccu plaatsen is niet voldoende wanneer de laadapparatuur, bekabeling of beveiliging niet geschikt is.
Bij een compleet lithium-energiesysteem kijken we onder andere naar:
- een geschikte 230V-acculader;
- een correct ingestelde MPPT-zonnepaneelregelaar;
- een passende DC-DC-laadbooster;
- de laadspanning en maximale laadstroom;
- voldoende kabeldiameters;
- de juiste zekeringen en beveiligingen;
- een passende omvormer of omvormer-lader;
- accubewaking en energiemonitoring;
- een professionele montage en systeemcontrole.
Wanneer alle onderdelen goed samenwerken, wordt de lithiumaccu correct geladen, blijven de accucellen beter in balans en kan de beschikbare capaciteit optimaal worden benut.
Advies vanuit onze werkplaats
Bij Caravan-CamperComfort beoordelen we een lithiumaccu nooit uitsluitend op het type balancer. In onze werkplaats kijken we ook naar de accucellen, het BMS, het laadvermogen, de omvormer, de laadbooster, de acculader, de zonnepanelen, de bekabeling en de beveiliging van het complete energiesysteem.
We adviseren een oplossing die past bij uw camper, uw energieverbruik en de manier waarop u reist. Zo krijgt u niet alleen een passende lithiumaccu, maar een veilig en betrouwbaar systeem waarin alle componenten goed samenwerken.
Heeft u vragen over actieve of passieve balancering of wilt u weten welke lithiumaccu het beste bij uw camper past? Neem dan gerust contact op met Caravan-CamperComfort. Wij adviseren u graag.
Veelgestelde vragen over celbalancering
Wat is het verschil tussen actieve en passieve balancering?
Een passieve balancer voert een kleine hoeveelheid overtollige energie van de cel met de hoogste spanning af als warmte. Een actieve balancer verplaatst energie van een cel met een hogere spanning naar een cel met een lagere spanning.
Is een actieve balancer altijd beter?
Nee. Een actieve balancer kan grotere spanningsverschillen efficiënter corrigeren, maar ook de kwaliteit van de accucellen, het BMS, de laadapparatuur en de installatie bepalen de prestaties en levensduur van de lithiumaccu.
Wanneer werkt een passieve balancer?
Veel passieve balancers worden actief wanneer de cellen tijdens het laden een bepaalde spanning bereiken. De precieze inschakelspanning, balanceerstroom en werking verschillen per accumerk en Battery Management System.
Heeft iedere LiFePO4-accu een balancer?
Bij kwalitatieve LiFePO4-accu’s is celbalancering doorgaans onderdeel van het BMS. Het type balancer, de balanceerstroom en de aansturing kunnen per accu sterk verschillen.
Kan een actieve balancer slechte accucellen herstellen?
Nee. Een actieve balancer kan spanningsverschillen tussen cellen corrigeren, maar kan een beschadigde, versleten of kwalitatief slechte accucel niet herstellen.
Waar moet ik bij het kiezen van een lithiumaccu nog meer op letten?
Let behalve op de balancer ook op de kwaliteit van de accucellen, het BMS, het laad- en ontlaadvermogen, temperatuurbewaking, verwarming, afmetingen, garantie en ondersteuning van de leverancier.
