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LiFeYPO4 12 V Batterie Balancing durch Einzelzellenladung 1 ... 6, 7, 8, 9, 10


Hans Kroeger am 29 Okt 2019 09:03:21

Laut gedacht:
was passiert wenn ich eine einzelne LFP Zelle ohne irgend eine Beschaltung über einen ohmschen Widerstand von beispielsweise 10 Ohm kurz schließe, und einfach stehen lasse. Wahrscheinlich nichts?
Ich frage deshalb, weil Lars beschrieben hat, wie bei einer Batterie von mehreren Zellen, beim Tiefentladen die Zellen so "gestresst" werden, dass sie sich gefährlich aufblähen und zerstört werden.
Ich gehe davon aus, dass die Aussage auf praktischer Erfahrung beruht.
Mein Verständnis ist, dass die Schädigung einer tiefentladenen Zelle daher rührt, dass diese Zelle 0% SOC erreicht hat, wenn andere Zellen noch eine Restladung besitzen. Entlädt man die Batterie jetzt weiter, dann wird diese eine Zelle von den anderen Zellen umgepohlt, was dann zur starken Gasung und anderen Schäden führt, wie Bildung von Dendriten aus Kupfer. Besonders beim erneuten Laden stellt die zeitweilig umgepohlte Zelle eine Gefahr dar, weil die Kupferdendriten zum internen Kurzschluss und zum "thermal runaway" führen können. Das würde die Erfahrungen von Lars erklären.

Das Bottom Balancing würde dieses Problem verhindern. Auch wenn das Bottom Balancing aktuell kaum praktikabel ist, so denke ich trotzdem darüber nach, wie es praktikabel durchgeführt werden könnte.....einfach so aus Neugier!

Frage in die Runde: ist dieses Forum der geeignete Ort für solche Überlegungen, oder entferne ich mich hiermit zu weit vom Allgemeininteresse, zumal es momentan (noch) keinerlei praktischen Bezug gibt.

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Hier findest Du vielleicht schon, was Du suchst: --->Link

George67 am 29 Okt 2019 09:47:22

Interessantes Thema. Mach doch eigenen Thread.

George67 am 29 Okt 2019 10:36:52

Umpolung einer Zelle und/oder die vorhergehende Tiefentladung werden doch schon von jedem "normalen" BMS verhindert.
Das gilt auch für Unterspannung oder Umpolung durch zu hohen Strom bei einer überforderten Zelle.

Warum willst du das durch ein Bottom balancing doppelt absichern, wenn das im Dunstkreis einer Blei Umgebung den Nachteil hat, dass die Spannung des Akkus im Voll Status niedriger ist als bei Top Bal. ?

Es sind zwar nur Milli Volt, aber immerhin.

George67 am 29 Okt 2019 10:57:14

Hans Kroeger hat geschrieben:Hallo Schorsch, jetzt versteh ich auch warum Du meine "Erfindung" sofort bis ins Detail verstanden hast!! :mrgreen:
Hast Du Dir das mal ausgedacht, oder hast Du davon wo anders gelesen?
Servus Hans

Ich kann es dir garnicht genau sagen. Ich mache gezielt in LiIon, seitdem ich vor 3 Jahren beschlossen habe, eine Hausspeicher aufzubauen.
Als Autarkieschritt zusammen mit einer kleinen Solaranlage.
Irgenwann bin ich dann beim Wissensammeln über das Konzept gestolpert, entweder weil es beschrieben war oder als Erkenntniss.
Aber neu kann das nicht gewesen sein, BMS Ladetechnik gibt es seit 20 Jahren.

Solarcomputer am 29 Okt 2019 11:41:22

Stocki333 hat geschrieben:Hallo Kai
... Ich interpretiere das so wie ich es geschrieben habe. Muß nicht stimmen, lasse mich gerne aufklären.
Der Gesamtbalken ist die mögliche Leistung (Berechnet). Der helle Balken die eingelagerte Energie.


Hallo Franz,
der gestapelte Gesamtbalken zeigt die verschiedenen Ladephasen an. Dabei wird im untersten, hellen Teil die volle vorhandene Solarenergie genutzt. Bei den weiter oben gestapelten Phasen wird die Solarleistung reduziert, um die der Phase zugehörige jeweilige Spannung einzuhalten (der Solarstrom abgeregelt, damit die Spannung gehalten wird). Somit zeigt das nicht die mögliche Ladung an, sondern umgekehrt wird daraus ein Schuh: in den oberen Phasen ist mehr Solarenergie vorhanden als benötigt wird, je größer der obere Anteil je länger wurde nicht die volle Leistung benötigt. Wie groß der Überschusses während dieser Zeit war, lässt sich daraus nicht ablesen.

Eine weitere Fehlinterpretation ist, dass genug Solarenergie vorhanden war, sofern der obere Anteil gezeigt wird. Das heisst nur, dass den Tag über genug Solarenergie da war, um die Batterie in den "Anschlag" zu bringen. Das kann zB im Sommer bereits zur Mittagszeit erreicht sein, wenn jetzt der Bedarf, Verbrauch aber erst am Nachmittag, Abend Auftritt, so wird zwar das Ladeende erreicht, aber der Bedarf damit möglicherweise nicht gedeckt... die Ladungsmenge verlagert sich auf den nächsten Tag und dort zeigt sich erst, ob es wieder voll wurde. Auch wird diese Anzeige durch externe Ladequellen, wie Motor- oder Landstrom, beeinflusst.

Um hier noch am Thema zu bleiben: es wäre interessant mal zu messen welcher Anteil von zB Solarenergie in die Balancer den Tag über fliesst. Das lässt sich wohl nicht so einfach von aussen durch gesamt Spannung und Strom messen.... oder wie könnte man das in zB BlueBattery dann einbauen?

Weiter oben wurde auch davon gesprochen SOC, Ladestand abhängig diverse Automatismen auszulösen: das ist bei einem Batteriecomputer eine heikle Angelegenheit, da der SOC Drift über die Tage doch erheblich sein kann. Die Problematik liegt in der Auflösung und Offsetlage der Strommessung, denn kleine Messabweichungen summieren sich über längere Zeit zu größeren Fehlern. Gehen wir von 50mA Abweichung aus, sind das pro Tag 1,2 Ah. Diese Abweichung ist relativ zum erfassten Messbereich sehr klein: Messbereich zB +/- 200A = 400 A. Die Abweichung ist damit kleiner 0,01%. Das wird dann zu einem Problem, wenn über längere Zeit kein 100%-Sync erfolgen kann. Beispiel: Batteriekapazität 200 Ah, Messabweichung 50 mA, geforderter SOC Drift < 10 %. Daraus ergibt sich ein maximaler tolerierter Drift von 20 Ah. Das bedeutet also 20 Ah / 1,2 Ah am Tag = 16,7 Tage. Bereits am dem 16. Tag ohne Vollladung kann die SOC Messung mehr als 10% abweichen. Bei BlueBattery wird der Offset in 6mA Schritten abgeglichen und die Messung wird Temperaturkompensiert durchgeführt, damit schafft man den Drift auf < 0,2 Ah pro Tag zu drücken. Dadurch verlängert sich im obigen Beispiel die Standzeit auf 100 Tage. Man sollte sich also durch eine digitale Anzeige eines Messinstruments nicht verleiten lassen, dies als Wahrheit anzunehmen.

☀️Kai

geralds am 29 Okt 2019 13:12:58

Solarcomputer hat geschrieben:
Um hier noch am Thema zu bleiben: es wäre interessant mal zu messen welcher Anteil von zB Solarenergie in die Balancer den Tag über fliesst. Das lässt sich wohl nicht so einfach von aussen durch gesamt Spannung und Strom messen.... oder wie könnte man das in zB BlueBattery dann einbauen?

☀️Kai


--> Link

Nimmt man 3mA pro Balancermodul bei Nennspannung an, sind das 12mA nicht erfasster Entladestrom.
Offset der Strommessung anpassen? Statt auf 0A den Offset auf -12mA einstellen?

Der Balancerstrom interessiert meines Erachtens nicht, da wenn der fließt der Akku (nahezu) voll ist und daher die Kapazität eh auf 100% gesetzt wird.

Gruß Gerald

Stocki333 am 29 Okt 2019 13:22:14

hallo Kai
Erstmal Danke. Muß mir das mal in Ruhe und bei klaren Kopf durch den Kopp gehen lassen. Momentan leider Grippe.
Und einmal Messen. wieviel Differenz da rauskommt. Brauche dazu 2 Gleichwertige schöne Tage. Und das ist noch ungenau.
Zum Abgleich des BMV. Der Geht immer auf 100 %. Verlässlich. Allerdings ist mir das Wurscht. Der BMV steht immer Auf Verbrauchte Ah.
Die Lm hängt direkt an der 300Ah Winston, Keine Starterbatterie. Geht auf 14,4 Volt wenn die Maschine läuft und Accu voll.
Die Balancer Arbeiten erst bei 14,45 V. Victron Einstellung 14 Tage/14,61 Volt: In der Historie sehe ich somit ob der wieder mal Seinen Sync. ausführen konnte. Darum der Krumme Wert.
Aber das thema ist hochintressant. Aber wir schreiben hier auf dem Fred von Hans. Wenns Wetter zulässt, irgendwann die nächsten 3 Wochen, Eröffne ich ein neues Thema. dann können wir dort die Debatte fortsetzen.
Gruß Franz

towi am 29 Okt 2019 14:39:13

Hallo Franz,

Du mußt wenn du in der App bist einfach mal auf einen der Balken klicken. Dann zeigt dir die victron-app an, wie viele Stunden der Solarregler an diesem Tag in Bulk, Absorbtion bzw. Float war - so wird dir alles klarer :-)

Gute Besserung
Gruß
towi

P.S. lese hier weiter interessiert mit.

George67 am 29 Okt 2019 14:48:59

geralds hat geschrieben:
Nimmt man 3mA pro Balancermodul bei Nennspannung an, sind das 12mA nicht erfasster Entladestrom.
Offset der Strommessung anpassen? Statt auf 0A den Offset auf -12mA einstellen?

Gruß Gerald

Ist der Strom der Balancer nicht 3 mA an der Zelle, also an 3 Volt? Dann bleiben es 3 mA an 12 V.
Die Balancer sind "hintereinander" geschaltet, dann addiert sich ihr Strom nicht.

Oder haben die etwa jeder einen Anschluss an Masse und +12V ??

Btw, 3 mA ist schon ordentlich, geht aber bei grossen Kapazitäten. Macht pro Tag 72 mAh, pro 10 Tage 0,72 Ah, pro 100 Tage 7,2 Ah. Das ist noch gut P&P wintertauglich.
Bei "meinen" LiIon BMS gibt es quasi keinen Strom auf den Balancerleitungen, aus der Gesamtspannung gehen 0,xx mA im Ruhezustand. Geht der Akku in Unterspannung, wird das noch weiter runtergeschaltet.

Das ist der Nachteil einzelner Zellbalancer : Ruhestrom, der sich bei UVP nicht wegschalten lässt.

geralds am 29 Okt 2019 15:12:47

George67 hat geschrieben:Ist der Strom der Balancer nicht 3 mA an der Zelle, also an 3 Volt? Dann bleiben es 3 mA an 12 V.
Die Balancer sind "hintereinander" geschaltet, dann addiert sich ihr Strom nicht.


Oh shit, klar, der BC hängt auf der 12V Seite. Dann darf man die Ströme nicht addieren.
Damit ist der Vorschlag das über den Stromoffset zu regeln auch hinfällig.
Ginge dann nur über einen zusätzlichen Parameter im Programm des BC.
ENTSCHULDIGUNG

Gruß Gerald

George67 am 29 Okt 2019 16:47:07

Alles gut..... :D

lowbattery am 29 Okt 2019 18:11:59

Hans Kroeger hat geschrieben:Laut gedacht:
was passiert wenn ich eine einzelne LFP Zelle ohne irgend eine Beschaltung über einen ohmschen Widerstand von beispielsweise 10 Ohm kurz schließe, und einfach stehen lasse. Wahrscheinlich nichts?

Hans Kroeger hat geschrieben:Mein Verständnis ist, dass die Schädigung einer tiefentladenen Zelle daher rührt, dass diese Zelle 0% SOC erreicht hat, wenn andere Zellen noch eine Restladung besitzen.


dann denke ich mal laut mit:
wäre so auch mein Verständnis. Zum Tiefentladen soll es aber mit BMS gar nicht kommen. LVP sollte die Zelle oberhalb von +2V "einfangen". Das Cu an der Anode zersetzt sich bei -2V. Irgendwo dazwischen beginnt die SEI zu degradieren. Bei normaler LVP-Abschaltung bei >= +2.0V darf da nichts passieren, es sei denn die Batterie bleibt längere Zeit in diesem Zustand (und das BMS zieht weiter Strom, was es immer machen wird).

Hans Kroeger hat geschrieben:Ich frage deshalb, weil Lars beschrieben hat, wie bei einer Batterie von mehreren Zellen, beim Tiefentladen die Zellen so "gestresst" werden, dass sie sich gefährlich aufblähen und zerstört werden.

Ich meine Lars empfiehlt nach LVP-Abschaltung Laden mit sehr geringem Strom, damit sie sich nicht aufblähen. Ich kenne allerdings keine theoretische Erklärung dafür, auch keine Hinweise der Zellenhersteller (Winston gibt 3C Ladestrom bei 25°an, unabhängig vom SOC. A123 gibt explizit bei 0% SOC und 25°3C konstant und 10C für 10s-Pulsladung an). Daher sind die Erfahrungen hier und insbes. die wiederholten Warnungen von Lars zu dem Thema so interessant. Theorie vs. Praxis, ich hätte nur gerne den Grund für den Widerspruch verstanden.
Gruß,
Stefan

Hans Kroeger am 29 Okt 2019 18:51:56

lowbattery hat geschrieben:dann denke ich mal laut mit:
wäre so auch mein Verständnis. Zum Tiefentladen soll es aber mit BMS gar nicht kommen. LVP sollte die Zelle oberhalb von +2V "einfangen".

Hallo Stefan, Du bist zu schnell.....Ich bin mit den Gedanken ja noch bei der einzelnen nackten Zelle, ohne BMS....und versuche mich dem Thema schrittweise zu nähern, natürlich mit Hintergedanken....

Das Cu an der Anode zersetzt sich bei -2V. Irgendwo dazwischen beginnt die SEI zu degradieren.

Das ist in einem unbalancierten Zellenverbund (Batterie) richtig, da die Zelle von den Nachbarn umgepolt wird, aber meiner Meinung nach nicht bei einer einzelnen nackten Zelle. Die müsste doch bei Null Volt mit der Entladung einfach stoppen, bevor das Cu zersetzt wird oder Dendriten entstehen, oder?
Wenn das so richtig wäre, dann könnte man eine Batterie durch Bottom-Balancing der einzelnen Zellen bei z.B. 2,5 V in einen entladenen Zustand versetzen, der möglicherweise einige Vorteile hat:
- geringste kalendarische Alterung
- Selbstentladung nahe Null
- Tiefentladung unschädlich
- bekannter Bezugspunkt vor der Ladung, jede einzelne Zelle SOC = 0 % = 0 Ah, bei Zellen mit TB unbekannt.
- Bottom Balancing möglich ohne externe Spannungsquelle
Bitte bis hier her nur als theoretisches Gedankenspiel, nicht mehr und nicht weniger. Natürlich will ich die Gedanken noch weiter spinnen, dauert aber....und mag am Ende keinerlei praktischen Nutzen abwerfen....aber wer weiß.
Stefan, was meinst Du?
Servus Hans

Servus Hans

George67 am 29 Okt 2019 19:08:43

lowbattery hat geschrieben:
dann denke ich mal laut mit:
wäre so auch mein Verständnis. Zum Tiefentladen soll es aber mit BMS gar nicht kommen. LVP sollte die Zelle oberhalb von +2V "einfangen". Das Cu an der Anode zersetzt sich bei -2V. Irgendwo dazwischen beginnt die SEI zu degradieren.

Das ist alles Bereich der Schädigung unter 2 V.

lowbattery hat geschrieben:Bei normaler LVP-Abschaltung bei >= +2.0V darf da nichts passieren, es sei denn die Batterie bleibt längere Zeit in diesem Zustand (und das BMS zieht weiter Strom, was es immer machen wird).

Nur die EinzelzellenBalancer ziehen hier weiter Strom. Den Begriff "BMS" finde ich hier unglücklich, weil er viel mehr umfasst als die Balancer.
Das ist auch ein Nachteil der E-Balancer gegenüber einem messenden BMS, (Ja, jetzt verwende ich den Begriff selber) welches an voller Spannung hängt.
Vielleicht ist die ganz andere Welt des BMS, wie ich es verwende, und was Stand der Pedelectechnik ist, hier bei den 12 V Akkus doch sehr unbekannt.
Ohne Vorwurf muss ich sage, dass ich hier Probleme beschrieben sehe, welches mein BMS wie selbstverständlich löst.

lowbattery hat geschrieben:Ich meine Lars empfiehlt nach LVP-Abschaltung Laden mit sehr geringem Strom, damit sie sich nicht aufblähen. Ich kenne allerdings keine theoretische Erklärung dafür, auch keine Hinweise der Zellenhersteller (Winston gibt 3C Ladestrom bei 25°an, unabhängig vom SOC.

Ich könnte mir vorstellen, dass das eine reine Vorsichtsmassnahme für den Fall ist, dass der Akku nach LVP doch etwas weiter entladen wurde, in den Schädigungsbereich hinein. (Lars mag das bitte kommentieren).
Bei LiIon mache ich das gleiche (aus Interesse- Lern- und Veständnisgründen) bei verschieden tief entladenen LiIon Akkus. Auch hier ist minimalster Strom das A&O, um erschreckend tote Akkus wiederbeleben können.
(Dass ich die in der Regel nicht einsetze, jedendalls nicht im Auto, ist ein anderes Thema)
.
lowbattery hat geschrieben:A123 gibt explizit bei 0% SOC und 25°3C konstant und 10C für 10s-Pulsladung an). Daher sind die Erfahrungen hier und insbes. die wiederholten Warnungen von Lars zu dem Thema so interessant. Theorie vs. Praxis, ich hätte nur gerne den Grund für den Widerspruch verstanden.

Also, 0 % SOC ist nicht das gleiche wie tiefentladen oder wie 0 Volt.
0 % SOC ist für mich der Akku, der nach Entladung vor Erreichen der Spannungs Minimalschwelle ( 2 Voilt ?) abgetrennt wurde und nie auf eine tiefere Spannung gebracht wurde, weder kurz noch lang.
Und dann finde ich die 3C Ladung (das wären 300 A für eine 100 Ah Batterie zwar sportlich, aber vorstellbar.
(Die Eisendinger müssen wirklich zäh sein :D )

George67 am 29 Okt 2019 19:18:52

Zum Thema BMS, bitte nicht als Klugscheisserei verstehen.

BMS ist die Abkürzung von "Battery Management System". Hierunter ist die Gesamtheit ALLER Massnahmen zu verstehen, die man zum "Managen" der Batterie in einem System hat. Da Anwendungen und Akkus verschiedene Anforderungen haben können, muss auch nicht jedes "BMS" das gleiche können wie ein anderes.
Es muss auch nicht alles in einem "Gerät" zusammengefasst sein, ist es z.B. bei Inzelzellenbalancern auch nicht.

Also ein extrem unscharfer Begriff.

Auf jeden Fall sollte im Gesamtsystem einer Akkuanwendung alles an Funktionalität drin sein, was zum Schutz des Akkus vor Zerstörung, und zum Normalbetrieb des Akkus innerhalb seinen Spezifikation erforderlich ist.

Was mir einfällt, was alles in so einem System sein könnte oder muss (je nach Akku):
- Zellen Balancieren
- Strombegrenzungen
- OVP und UVP Abschaltung
- SOC Berechnung und Kommunikation
- Temperaturabschaltungen (Über und Unter, Laden und Entladen)
- usw. (Nur mal so als Beispiele)

Natürlich können wir den Begriff des BMS auch in seiner ganze Unschärfe gerne benutzen, solange wir uns nur gegenseitig verstehen..... :D

lowbattery am 29 Okt 2019 19:32:17

George67 hat geschrieben:Nur die EinzelzellenBalancer ziehen hier weiter Strom. Den Begriff "BMS" finde ich hier unglücklich, weil er viel mehr umfasst als die Balancer.

Das ist nicht immer so. Ich habe den Begriff schon bewusst gewählt. Ein Victron BMS 12/200 zieht z.B. ebenfalls weiter Strom, ist sogar im Datenblatt explizit ausgewiesen, ebenso VE Bus BMS und daranhängende BatteryProtects, China-BMS-Boards mit oder ohne Balancer ziehen auch. Nicht viel aber ein paar mA.

George67 hat geschrieben:Ich könnte mir vorstellen, dass das eine reine Vorsichtsmassnahme für den Fall ist, dass der Akku nach LVP doch etwas weiter entladen wurde, in den Schädigungsbereich hinein.

Das wäre eine plausible Erklärung.
.
George67 hat geschrieben:Also, 0 % SOC ist nicht das gleiche wie tiefentladen oder wie 0 Volt.

Das nicht, aber zumindest bei den A123 Ladekurven entspricht es 2V. Darum ging es mir ja. Darunter sind wir uns einig, da sollte man ganz vorsichtig sein. Wobei, in dieser --> Link etwas älteren Studie hat man wirklich tiefentladene NCM Akkus mit 0,3C geladen, angeblich ohne Folgen.
Gruß,
Stefan

George67 am 29 Okt 2019 19:40:07

lowbattery hat geschrieben:Nur die EinzelzellenBalancer ziehen hier weiter Strom. Den Begriff "BMS" finde ich hier unglücklich, weil er viel mehr umfasst als die Balancer.

Das ist nicht immer so. Ich habe den Begriff schon bewusst gewählt. Ein Victron BMS 12/200 zieht z.B. ebenfalls weiter Strom, ist sogar im Datenblatt explizit ausgewiesen, ebenso VE Bus BMS und daranhängende BatteryProtects, China-BMS-Boards mit oder ohne Balancer ziehen auch. Nicht viel aber ein paar mA.

Das wäre dann ja noch schlimmer..... :eek:

Mein BMS (das gesamte :D ) jedenfalls geht in den Sub -mA Bereich, ich glaube es waren 0,2 mA. Wenn nichts zu tun ist wie z.B. Balancen, Kommunikation (Bluetooth) oder so.
Ich habe noch nicht getestet was es bei UVP macht.... interessante Frage. Die natürlich beantwortet wird....

lowbattery hat geschrieben:Also, 0 % SOC ist nicht das gleiche wie tiefentladen oder wie 0 Volt.

Das nicht, aber zumindest bei den A123 Ladekurven entspricht es 2V. Darum ging es mir ja. Darunter sind wir uns einig, da sollte man ganz vorsichtig sein. Wobei, in dieser --> Link etwas älteren Studie hat man wirklich tiefentladene NCM Akkus mit 0,3C geladen, angeblich ohne Folgen.


0,3 C ist aber schon deutlich friedlicher als 3 C (die waren oben genannt)......

lowbattery am 29 Okt 2019 20:02:27

Hans Kroeger hat geschrieben:Du bist zu schnell.....Ich bin mit den Gedanken ja noch bei der einzelnen nackten Zelle, ohne BMS.

Hallo Hans,
ist schon klar :) , ich hatte mich vielleicht unklar ausgedrückt. Mein Hinweis zum BMS war nur darauf bezogen, dass bei einem Komplettakku die LVP diesen Zustand abfangen sollte. Schädigung oder die Notwendigkeit eines schonenden Ladens sollte es dann eigentlich gar nicht geben. Ich denke auch nicht dass eine einzelne Zelle tiefentladen kann. Wenn keine bewegbaren Li-Ionen mehr da sind (also alle ausser denen des Salzes im FePO4 sind) sollte sie 0V mit Last und 0..2V OCV haben. Habe ich aber ehrlich gesagt noch nicht ausprobiert. Ich werde es bei Gelegenheit mal mit einer alten Rundzelle testen.

Was das Bottom Balancing angeht, das ist z.B. auch hier --> Link immer wieder diskutiert worden. Ich halte das auch für sinnvoll, gerade weil es vor unerwartetem LVP bei unbalazierten Zellen schützt. Die Frage ist, ob man mit aktiven Balancern nicht Top- und Bottombalancing hinbekommt. Wenn sie ein delta-U von z.B. 0,1V als Einschaltschwelle haben würden sie genau im unteren und oberen Bereich der Spannungskurve arbeiten, und im mittleren Bereich bei Stromfluß keinen Schaden anrichten. Die Boards gibt es für 20 bis 30 EUR aus CN. Man müsste dann nicht einmal auf über 14V laden, da eine weit vorauslaufende Zelle trotzdem bei über 3,5V eingefangen würde und eine schwache bei niedrigem SOC nachgeladen würden.

Wo habe ich jetzt den Denkfehler?


Gruß,
Stefan

lowbattery am 29 Okt 2019 20:05:35

George67 hat geschrieben:0,3 C ist aber schon deutlich friedlicher als 3 C (die waren oben genannt)......

ja, etwas friedlicher :) , aber ich denke eher kein schonendes Laden mit geringem Strom im Sinne von Lars, sondern in den meisten Systemen im WoMo eher ein typischer Ladestrom,

Hans Kroeger am 29 Okt 2019 20:06:03

lowbattery hat geschrieben:......LVP sollte die Zelle oberhalb von +2V "einfangen". Das Cu an der Anode zersetzt sich bei -2V. Irgendwo dazwischen beginnt die SEI zu degradieren.

George67 hat geschrieben:Das ist alles Bereich der Schädigung unter 2 V.

Hallo Schorsch, Deiner Meinung nach wird eine stetig entladene Zelle bereits bei Unterschreiten von +2V dauerhaft beschädigt. Hast Du dazu belastbares Material? Ist das praktische Erfahrung? Kennst Du den chemischen Vorgang, der zur Schädigung führt?
Servus Hans

Hans Kroeger am 29 Okt 2019 20:12:06

Vielleicht ist das die Antwort zu meiner Frage an Schorsch:

Hans Kroeger am 29 Okt 2019 20:45:33

Hallo Stefan, da haben wir wohl gleichzeitig gepostet.....
lowbattery hat geschrieben: .....Ich denke auch nicht dass eine einzelne Zelle tiefentladen kann. Wenn keine bewegbaren Li-Ionen mehr da sind sollte sie 0V mit Last und 0..2V OCV haben.

Danke Stefan, so eine klare Aussage habe ich gesucht. Eine entsprechende Andeutung hatte ich auch in einem amerikanischen Forum zum Thema Bottom Balancing gefunden, muss ich mal suchen....

Habe ich aber ehrlich gesagt noch nicht ausprobiert. Ich werde es bei Gelegenheit mal mit einer alten Rundzelle testen.

Das wäre super. sonst kaufe ich mal eine Zelle und probiere selber.....Beides wäre interessant, OCV und short circuit....

Was das Bottom Balancing angeht, das ist z.B. auch hier --> Link immer wieder diskutiert worden. Ich halte das auch für sinnvoll.....

Werde ich mir ansehen.....
Die Frage ist, ob man mit aktiven Balancern nicht Top- und Bottombalancing hinbekommt. Wenn sie ein delta-U von z.B. 0,1V als Einschaltschwelle haben würden sie genau im unteren und oberen Bereich der Spannungskurve arbeiten,....
das habe ich nicht verstanden. Im übrigen wäre es auch sinnvoll beim BB, die Zellen nur im Bereich bis 3,4 V zu betreiben, also knapp unter der TB Schwelle ?
Für das BB habe ich schon eine "lustige Idee", es mit den EV Power Prints zu machen, werde ich später beschreiben.
Servus Hans

Solarcomputer am 29 Okt 2019 20:51:09

geralds hat geschrieben:Nimmt man 3mA pro Balancermodul bei Nennspannung an, sind das 12mA nicht erfasster Entladestrom.
Offset der Strommessung anpassen? Statt auf 0A den Offset auf -12mA einstellen?

Gut, das liesse sich einfach mit dem "Offset" kompensieren... allerdings ist dort (BlueBattery) die Schrittweite ca 6 mA. Ich denke das geht im Rauschen dann unter.
geralds hat geschrieben:Der Balancerstrom interessiert meines Erachtens nicht, da wenn der fließt der Akku (nahezu) voll ist und daher die Kapazität eh auf 100% gesetzt wird.

Deines Erachtens vielleicht, jedoch könnte es für die Berechnung des Energiemixes interessant sein; der Balancerstrom könnte auch dem Verbrauch zugerechnet werden.

Schade mit den 0V.... hätte man mit einem Bypass in den Griff bekommen können, 2V und mehr als 1 Ampere lassen sich nicht so einfach aufrecht erhalten. Da fällt mir nur ein anderes Konzept dazu ein: Single Cell. Also alle Zellen parallel und alles mit einem DC/DC Konverter dann auf die gewünschten 12V transformieren, damit spart man sich das ganze Balancing.

☀️Kai

Stocki333 am 29 Okt 2019 20:55:40

Das mit den Aufblähen ist ein Problem sämtlicher LiFePO4 Zellen. Schaut man bei ebäh hinein sind immer wieder solche Zellen im Angebot.
--> Link
Hat aber auch ein paar Winston zum ausbeulen im Programm.
Aber noch eine Anmerkung zum Blähen. Tritt das nur im Unteren Bereich auf.
Oder im oberen Bereich. So wie manche Empfehlen die Batterie nur auf 80 % zu laden. Allerdings ist mir kein Fall so aus dem Stegreif bekannt das die ausgebläht haben, wegen zu hoher Ladespannung.
Franz

George67 am 29 Okt 2019 21:03:11

Hans Kroeger hat geschrieben:lowbattery:
......LVP sollte die Zelle oberhalb von +2V "einfangen". Das Cu an der Anode zersetzt sich bei -2V. Irgendwo dazwischen beginnt die SEI zu degradieren.
/quote


George67:
Das ist alles Bereich der Schädigung unter 2 V.
/quote


Hallo Schorsch, Deiner Meinung nach wird eine stetig entladene Zelle bereits bei Unterschreiten von +2V dauerhaft beschädigt.

Ja, irgendwo darunter fängt die Schädigung an. Das kann schleichend sein, ab einer Schwelle, oder beides, in mehreren Stufen. Oder so. Siehe nächste Antwort.

Hans Kroeger hat geschrieben: Hast Du dazu belastbares Material? Ist das praktische Erfahrung? Kennst Du den chemischen Vorgang, der zur Schädigung führt?


Ich kanns dir nur von Lithium Ion sagen, zumindest das wenige, was ich weiss.

Entladeschluss : 2,7-3,3V das ist die Datenblattgrenze.

Theoretische chemisch erforderliche Minimalspannung : 2,5 Volt Alle Zellen gleich oder darüber lassen sich theoretisch retten

Bekannte tatsächliche Schädigung ( Ich glaube Dendriten, Kupfer) : 1,5 Volt Darüber lassen sich die meisten Zellen retten, wenn man mit minimalsten Strömen arbeitet.
Harte mir bekannte Grenze (nur Praxiserfahrung) 0,6 Volt. Darunter habe ich nichts retten können, darüber ja. Mit steigender Statistischer Wahrscheinlichkeit bei höherer Spannung.

Das Rettenkönnen gilt für Zellen, die nicht schon eine andere Schädigung haben, z.B. Selbstentladung. (Das sind winzigste Bereiche, wo der Separator schon zerstört ist und Ladung abfliesst. Ist bei gebrauchten Zellen ein 10-30 % Auschussgrund. )

Es scheint etwas auszumachen, wie die Spannung der Zelle fällt. Wird sie durch externen Strom entladen, schädigt es. Ist sie nur durch Selbstentladung gefallen, scheint es so zu sein, dass die Zelle wohl bereit wäre, sich zu schädigen, es war aber keine chemische Energie mehr vorhanden, um Schaden anzurichten.
(Der letzte Satz ist natürlich Quacksalberei).

Ich habe zwei Pedelecblocks, 10s6p, (60 Zellen) Nennspannung 36 Volt. Einer hatte noch 6 Volt, der andere 8 V. Beide habe ich durch Laden mit minimalsten Strömen wieder aufbauen können, alle Zellen pro Block verhalten sich gleich, haben gleiche Kapazität um 85 % Nenn. Das ist normaler gebrauchter Zustand. Jeder hat 5 Zyklen bekommen, keine Veränderung, keine Selbstentladung ( SD scheint also einen anderen Enstehungsmechanismus zu haben).
Unter Minimalstrom verstehe ich 20 mA für einen 18 Ah Akku. Das ist ungefähr 1/1000 C.

So, das dürfte alles sein, was ich zu dem Thema sagen kann.

Update: Oben sah ich das die Meinung besteht, dass eine einzelne Zelle sich nicht tiefentladen kann.
Teile ich nicht, sie kann das.
Widerstand drüber, und sie entläd nach 0 V runter. Tot.

lowbattery am 29 Okt 2019 21:10:59

Hallo Schorsch, Deiner Meinung nach wird eine stetig entladene Zelle bereits bei Unterschreiten von +2V dauerhaft beschädigt. Hast Du dazu belastbares Material? Ist das praktische Erfahrung? Kennst Du den chemischen Vorgang, der zur Schädigung führt?

Meine Teilwissen dazu: Unter +2V sind alle bewegbaren Li+ Ionen im FePO4. Es sind nur noch Li+ und PF6- des Elektrolyten da, sowie geringe Mengen im Graphit festsitzendes Li+ und größere Mengen im SEI gebundenes Li (z.B. als Li2CO3). Es zersetzten sich dann bei weiterem Stromfluß wohl insbesondere die Li-Verbindungen in der SEI unter Freisetzung von verschiedenen Gasen. Daher bläht sich die Zelle auch auf.

Hier eine frei zugängliche Veröffentlichung dazu: --> Link

Was das Top- und Bottombalancing mit aktivem Balancer angeht: Wenn ein aktiver (Zellausgleichs-)balancer so arbeitet, das er z.B. bei einem Schwellwert von 0,1V Spannungsdifferenz ein- und bei z.B. 0,02V wieder abschaltet, dann wird er bei Bedarf sowohl im oberen als auch im unteren Spannungsbereich aktiv werden, im mittleren, wo er durch sinnlosen Ladungsausgleich Schaden anrichten könnte aber nicht. Es ginge zudem opportunistisch, wenn es zu OVP Abschaltung kommt arbeitet der Balancer einfach weiter und gleicht aus.

Gruß,
Stefan

George67 am 29 Okt 2019 21:13:35

Stocki333 hat geschrieben:Das mit den Aufblähen ist ein Problem sämtlicher LiFePO4 Zellen. Schaut man bei ebäh hinein sind immer wieder solche Zellen im Angebot.
--> Link
Hat aber auch ein paar Winston zum ausbeulen im Programm.

Stocki333 hat geschrieben:
Aber noch eine Anmerkung zum Blähen. Tritt das nur im Unteren Bereich auf.
Oder im oberen Bereich. So wie manche Empfehlen die Batterie nur auf 80 % zu laden. Allerdings ist mir kein Fall so aus dem Stegreif bekannt das die ausgebläht haben, wegen zu hoher Ladespannung.
Franz


Zum Thema Blähen: LiIon tun das beim Laden bei zu niedrigen Temperaturen auch. Eine Methode, sie kaputt zu kriegen.

Erklärung ist, dass beim Laden chemische Reaktionen laufen, die über gasförmige Zwischenprodukte laufen. Einige dieser Reaktionen werden in der Kälte zu langsam und können nicht mithalten. Pech. Es entsteht immer mehr Gas. In der Rundzelle steigt der Druck, bis ab 50 bar das Sicherheitsventil (CID) öffnet. Das unterbricht den Stromkreis permanent.
(Nicht das jemand denkt, das CID wäre nur für hohe Ströme.....)

George67 am 29 Okt 2019 21:24:04

lowbattery hat geschrieben:
Was das Top- und Bottombalancing mit aktivem Balancer angeht: Wenn ein aktiver (Zellausgleichs-)balancer so arbeitet, das er z.B. bei einem Schwellwert von 0,1V Spannungsdifferenz ein- und bei z.B. 0,02V wieder abschaltet,

lowbattery hat geschrieben:dann wird er bei Bedarf sowohl im oberen als auch im unteren Spannungsbereich aktiv werden, im mittleren, wo er durch sinnlosen Ladungsausgleich Schaden anrichten könnte aber nicht. Es ginge zudem opportunistisch, wenn es zu OVP Abschaltung kommt arbeitet der Balancer einfach weiter und gleicht aus.


Es macht imho wenig Sinn (passive) Balancer oben UND unten arbeiten zu lassen. Solange du nur SOC Unterschiede ausgleichst, ok, aber bei kleinen Kapazitätsunterschieden "drehst" du dich dabei immer nur um die schwächeren Zellen herum. Unnütze Verluste.
Davon abgesehen - die Häufigkeit, in der du überhaupt Bottom Balancing machen kannst (im Vergleich zu Top), dürfte ziemlich klein sein....

geralds am 29 Okt 2019 21:56:01

Hallo,

mal eine Frage. Macht Bottom Balance bei parallel geschalteten Zellen noch einen Sinn? Natürlich könnte man jede Zelle einzeln unten balancieren. Aber bei mehreren Zellen parallel was passiert dann beim Laden? Der SOC der parallelen Zellen wird dann doch auch bei der Ladeendspannung wieder unterschiedlich sein. Da kann man doch gleich bei Top Balance bleiben?

Oder habe ich da einen Denkfehler?

Außerdem scheinen sich die Zellen bei der Benutzung auch zu verändern. Während bei den ersten Entlade- / Ladetests meine Zellen noch einen gewissen Spannungsunterschied aufwiesen, ist der jetzt fast ganz verschwunden.
Da Bottom Balance einen leeren Akku verursacht, würde ich das Verfahren nicht so häufig anwenden wollen. Unterwegs schon mal nicht.

Gruß Gerald

Stocki333 am 29 Okt 2019 22:24:58

geralds hat geschrieben:
Da Bottom Balance einen leeren Akku verursacht, würde ich das Verfahren nicht so häufig anwenden wollen. Unterwegs schon mal nicht.

Eine gute Zusammenfassung der letzten 300 Zeilen. :respekt:
Franz

George67 am 29 Okt 2019 22:35:53

Stocki333 hat geschrieben:"geralds"
Da Bottom Balance einen leeren Akku verursacht, würde ich das Verfahren nicht so häufig anwenden wollen. Unterwegs schon mal nicht.
/quote

Eine gute Zusammenfassung der letzten 300 Zeilen. :respekt:
Franz

Hey, ich war erster :

George67 hat geschrieben:Davon abgesehen - die Häufigkeit, in der du überhaupt Bottom Balancing machen kannst (im Vergleich zu Top), dürfte ziemlich klein sein....

:D :D

Stocki333 am 30 Okt 2019 00:19:22

Stimmt, das hab ich übersehen.
Vorschlag: Zwei haben geschrieben. Einer hats erkannt.
Wir gehen einen heben, oder besser mehrere.
Stefan nehmen wir auch noch mit.
Und der Hans zahlt die Zeche.
Durstig Franz

egocogito am 30 Okt 2019 00:40:45

Solarcomputer hat geschrieben: Da fällt mir nur ein anderes Konzept dazu ein: Single Cell. Also alle Zellen parallel und alles mit einem DC/DC Konverter dann auf die gewünschten 12V transformieren, damit spart man sich das ganze Balancing.

☀️Kai


Das hört sich erfreulich simpel an, denke aber, dass es an der Ladetechnik scheitern wird....oder überall Step-down-Konverter und danach mit Step-up arbeiten? Sind da die Verluste nicht doch relativ groß?

geralds am 30 Okt 2019 01:00:27

:bia: :bia:

Gruß Gerald

Hans Kroeger am 30 Okt 2019 07:14:29

Stocki333 hat geschrieben:.........Wir gehen einen heben, oder besser mehrere.
Stefan nehmen wir auch noch mit.
Und der Hans zahlt die Zeche.
Durstig Franz

klar zahle ich die Zeche,........dann müsst ihr mich aber auch mitnehmen :bia: :bia:

Stocki333 am 30 Okt 2019 07:21:34

Na Klar, Zahler sind immer gerne gesehen. :lol: :lol:
Franz

Hans Kroeger am 30 Okt 2019 07:22:32

.....und dann verrate ich auch nach der zweiten Mass :bia: :bia: :bia: :bia: , dass ich noch immer nach einem Problem suche, dass ich mit dem angedachten bottom balancing lösen könnte :lol:

Hans Kroeger am 30 Okt 2019 08:17:29

George67:Das ist alles Bereich der Schädigung unter 2 V. /quote

Hallo Schorsch, Deiner Meinung nach wird eine stetig entladene Zelle bereits bei Unterschreiten von +2V dauerhaft beschädigt.

Ja, irgendwo darunter fängt die Schädigung an. Das kann schleichend sein, ab einer Schwelle, oder beides, in mehreren Stufen. Oder so. Siehe nächste Antwort.

Hans Kroeger hat geschrieben: Hast Du dazu belastbares Material? Ist das praktische Erfahrung? Kennst Du den chemischen Vorgang, der zur Schädigung führt?


Ich kanns dir nur von Lithium Ion sagen, zumindest das wenige, was ich weiss.......
Theoretische chemisch erforderliche Minimalspannung : 2,5 Volt
Update: Oben sah ich das die Meinung besteht, dass eine einzelne Zelle sich nicht tiefentladen kann.
Teile ich nicht, sie kann das.
Widerstand drüber, und sie entläd nach 0 V runter. Tot.[/quote]
vielleicht doch nicht?
Dank Stefan bin ich dem jetzt nochmal nachgegangen. Hier bin ich fündig geworden:
--> Link

Mein Fazit daraus ist:
1. bei Unterschreiten eines LVP Wertes von 2,7 V(LiIon) entsteht kein bleibender Schaden
2. Sollte eine stark gedriftete Zelle in einer Batterie gegen Ende der Entladung von den verbliebenen Zellen umgepolt werden, dann ist keine Schädigung zu erwarten bis zu etwa -10% SOC (-2 V).
3. DieseTestergebnisse stammen von einer "25 Ah commercial pouch Li-ion cell with a hard steel case.......The cathode material of the battery was NCM, and the anode was graphite;
"
4. Ähnliches sollte auch für LiFePO4 Zellen gelten.

Jetzt frage ich mich, warum soll es so wichtig sein, den UVP Wert nicht zu unterschreiten? Wenn das oben stimmt, dann kann man doch völlig unbedenklich Entladen bis zum UVP. Im Notfall (kritisches Schiffsmanöver beispielsweise) sogar darunter.......immerhin würden -10% bei einer 200 Ah Batterie 20 Ah Reserve ergeben!!!!
Wo ist mein Denkfehler? :roll:

geschrieben bei 0 Promille.......wir waren noch keinen heben ....
Servus Hans

lisunenergy am 30 Okt 2019 09:01:40

Vor lauter Arbeit komme ich kaum zum Lesen. Wenn die Zellen auf unter 1 Volt angekommen sind wird es eine schwierige Aufgabe diese zu retten. Man sagt grob, daß bei einer Winston Zelle ungefähr 1Ah pro 100Ah noch in der Zelle ist, wenn die 2,5 volt in Ruhe erreicht sind. Ob die Zelle wie die 200Ah manchmal bis zu 40 Ah mehr drinnen hat spielt keine Rolle. Wird jetzt diese Zelle mit hohem Strom geladen, macht diese chemisch zu, und das wars! Wird diese Zelle mehrere Tage so leer gelassen bläht sich diese auf. Ein höherer Entladeschutz funktioniert nicht so einfach, da bei Kälte ungefähr ab 9 Grad plus die Spannung unter Last extrem einbricht, und es zur Abschaltung kommt. Daher versucht man den unteren Wert zu finden, der bei Lifepo4 zwischen 2 und 2,6 volt liegt. Eine SoC Abschaltung ist sehr schwierig, und würde nur funktionieren, wenn die Messgenauigkeit extrem gut wäre. Bei langem stehen ohne Referenzladung viel zu ungenau. Ein Aufblähen bei OVP hatte ich noch nie beobachtet. Da muss das BMS kaputt sein, und eine Ladequelle weit über 16 volt arbeiten. Z. B Solarladeregler

Hans Kroeger am 30 Okt 2019 09:20:49

lisunenergy hat geschrieben:....Wenn die Zellen auf unter 1 Volt angekommen sind wird es eine schwierige Aufgabe diese zu retten. ...... Wird diese Zelle mehrere Tage so leer gelassen bläht sich diese auf. D


Hallo Lars,
1. bei Deinen Beiträgen gehe ich immer davon aus, dass sie auf praktischen Erfahrungen beruhen.
2. Der Artikel
--> Link
beruht auf Tests, die mir seriös zu sein scheinen.

Deine, und die Erfahrungen von George67 , widersprechen diesem Artikel.
Ich werde wohl weitersuchen müssen, denn so eine Diskrepanz möchte ich auflösen......

Servus Hans

geralds am 30 Okt 2019 09:39:20

Hallo Hans,

ich kann ja Deine Neugierde was die Zellen im Bereich UVP machen noch verstehen. Aber sind solche Tests für uns Womo-Fahrer interessant?
Die Versuchsanordnung bestand aus 4 vollen Zellen in Reihe mit einer leeren Zelle. Wir haben aber nur 4 Zellen. Die werden halbwegs gleichmäßig entladen. Bereits bei ca. 2,5V pro Zelle beträgt die Akkuspannung nur noch 10V. Darunter funktioniert doch kaum noch etwas im Womo. Selbst wenn (z.B. Licht) sinkt die Spannung weiter. Eine Umpolung einer Zelle ist doch nicht zu erwarten.

Die Aussagen, die Lars zu tief entladenen Zellen gemacht hat, deuten darauf hin , dass das Verhalten von LiFePO4 Zellen nicht den getesteten NCM-Zellen entspricht, also nicht übertragbar sind.

Also ich werde auf jeden Fall bei meiner UVP Auslösung bleiben, die auslöst wenn eine Zelle 2,7V unterschreitet, bzw. erreicht.

Ich habe mal eine 1600W Fritteuse an meinem Akku betrieben. Selbst da bleib die Spannung an dem vollen Akku noch über 12V. Und an einem stark entladenen Akku würde ich solche Verbraucher nicht mehr betreiben. Wobei dann auch der WR aussteigen würde.

Gruß Gerald

Hans Kroeger am 30 Okt 2019 10:28:28

geralds hat geschrieben:Hallo Hans,
ich kann ja Deine Neugierde was die Zellen im Bereich UVP machen noch verstehen. Aber sind solche Tests für uns Womo-Fahrer interessant?

Hallo Gerald
Nein, wenn sich herausstellt, dass die Ergebnisse der wissenschaftlichen Abhandlung nicht auf LiFePO4 übertragbar sind.
Ja, wenn sie übertragbar wären, woran ich inzwischen eher nicht mehr glaube.

Hallo Lars, geh mal kurz Kaffee machen........ Im letzteren Falle würde sich anbieten, hin und wieder durch eine simple vollständige Entladung der Batterie auf Null Volt zu balancieren, um danach nur noch mit Ladespannungen um 13,6 bis 13,9 Volt zu laden, ohne TB.
Das (ist) war mein Hintergedanke.
Ich habe auch mehrfach darauf hingewiesen, dass bei meinem Thema möglicherweise keinerlei Bezug zur Praxis besteht! Du musst das eher unter "Jugend forscht" einstufen, oder unter "Senioren wollen beschäftigt sein". :-o
Servus Hans

George67 am 30 Okt 2019 10:46:22

Hans Kroeger hat geschrieben:.....und dann verrate ich auch nach der zweiten Mass :bia: :bia: :bia: :bia: , dass ich noch immer nach einem Problem suche, dass ich mit dem angedachten bottom balancing lösen könnte :lol:

Tja, das ist wie in der Politik.

Sie haben auch Lösungen, die aber nicht auf die Wirklichkeit passen.... :D

egocogito am 30 Okt 2019 10:52:31

Solarcomputer hat geschrieben: Da fällt mir nur ein anderes Konzept dazu ein: Single Cell. Also alle Zellen parallel und alles mit einem DC/DC Konverter dann auf die gewünschten 12V transformieren, damit spart man sich das ganze Balancing.

☀️Kai


Was sagt ihr zum Konzept von Kai, wäre das praktikabel?

Stocki333 am 30 Okt 2019 11:43:50

Was sagt ihr zum Konzept von Kai, wäre das praktikabel?

Muß ein schöner Bello sein damit der meinen WR versorgt. Und wenn der nach oben aushatsch, muß ich Lampen erneuern.
Franz

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