Hallo zusammen,
nachdem ich hier schon viel gelesen und gelernt habe, habe ich nun eine Frage an alle Lithium-Experten.
Ich habe mir eine LiFeYPO4-Batterie aus 4 x 60 Ah Winston-Zellen gebaut. Als BMS setze ich 4 x ECS LiPro1-1 V2 RS485 ein. Der max. Ausgleichsstrom beträgt 1A und alle Parameter sind frei einstellbar. Zum Laden verwende ich ausschließlich einen Victron Blue Smart Charger mit 15A.
Jetzt möchte ich meine Winston-Zellen regelmäßig schonend vollladen, ohne dass ich über die Balancer in der Absorptionsphase unnötig viel Energie in Wärme umwandle oder die Zellen unnötig belaste.
Folgende Einstellungen habe ich gewählt und würde gerne wissen, ob das aus Eurer Sicht passt und die Zellen wirklich voll und gleichzeitig schonend geladen werden.
Ladestrom: 15 A
Absorptionsspannung: 14,20 V (= 4 x 3,55 V)
Absorptionszeit: 1 Stunde
Lagerspannung: 13,50 V (= 4 x 3,375 V)
Balancer-Spannung: 3.565V (Start-Spannung zum Balancing zwischen 0 und max. 1A)
Beim letzten Ladevorgang fing der erste Balancer kurz vor Erreichen der Absorptionsspannung mit dem Balancieren an. Während der Absorptionsspannung ging der Strom innerhalb von wenigen Minuten bis zu 0,5 A zurück, während alle vier Balancer wechselweise zwischenzeitlich balanciert haben. Danach kam es zu einem "Aufschwingen" (ca. 10 Minuten) zwischen Ladegerät und Balancer, d.h. Balancer schaltete zum Balancieren den Bypass ein und das Ladegerät steuerte mit einer Stromerhöhung gegen. Nach meiner Vermutung wird der Bypass währende dem Balancieren impulsweise ein- und ausgeschaltet, so dass es während dem Balancieren zu diesem Schwingen kommt. Nach den 10 Minuten ging der Strom bis auf 0,1 A zurück und alle Balancer waren aus. Obwohl ich die Absorptionszeit auf "adaptiv" gestellt habe, hat der Lader die eingestellte max. zul. Absorptionszeit von einer Stunde mit 14,2 V und 0,0...A bis 0,1A geladen.
Das Ladegerät wir per Zeitschaltuhr für 24 Stunden alle 14 Tage eingeschaltet. Danach werden dauerhaft ca. 120 mA durch div. Standby-Verbraucher entladen. So komme ich bei einem DOD von 30% auf 42 Ah und eine Nutzdauer von 14 Tagen. Zwischendurch (unter Berücksichtigung von DOD) wird die Batterie (zum Movern des Wohnwagens) auch mal mit höheren Strömen von bis zu 120 A belastet.
Aktuell habe ich zwischen den Zellen 2 bis 4 eine Spannungsdifferenz von 0,002 V. "Problematisch" ist Zelle 1 die zu den anderen Zellen eine max. Zellendifferenz von 0,018V aufweist.
Nun zu meinen Fragen:
- Passen die eingestellten Parameter für eine schonende Vollladung der Winston-Zellen? Was würdet ihr ggf. ändern?
- Wie groß darf/sollte eine zulässige Zellendifferenz max. sein? (Zelle 1 hat eine minimale Zellendifferenz von 0,016V bis maximale Zellendifferenz von 0,018V zu den anderen Zellen. Kann ich hier ggf. was dran ändern?)
- Ist das Aufschwingen normal oder schädlich? Wie kann ich das ggf. vermeiden?
Vielen Dank und viele Grüße
Felix
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Korrektes Laden von Winston LiFeYPO4 und zul Zellendifferenz
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Hallo Felix, vor der Antwort erst mal "netterweise" eine Gegenfrage: Wann hast Du die einzelnen Zellspannungen gemessen? Lag da noch Ladestrom/Spannung an? Die Balancer beginnen mit der Arbeit erst ab 3.6V der jeweiligen Zelle. Das heißt, wenn alle Zellen gleich (bei 14,2/4=3,55V) wären, würde kein Balancer arbeiten. Also haben bei Deiner eingestellten Ladeschlussspannung von 14.2V und gleichen SOC der einzelnen Zellen die Balancer kaum eine Chance in den aktiven Arbeitsbereich zu gelangen. Wenn sie doch arbeiten, ist die entsprechende Zelle weggedriftet. Deine Zellspannungsdifferenzen waren die nach Beenden der Ladung? Noch eine Frage: wurden die Zellen vor der Reihenschaltung initialgeladen? So, ich hoffe das reicht erst mal zum Durchkauen... :mrgreen: Gruß Thomas grad noch gesehen: Balancer Startspannung 3,565V eingestellt... Damit hat sich der Teil meiner Ausführungen erledigt. Hallo Thomas, die Zellspannungsdifferenz bzw. die Spannung der einzelnen Zellen habe ich ohne Ladestrom und Last gemessen. Die Zellen haben nach dem Laden ca. 12 Stunden geruht. Meine Idee war, dass die Zellen gleichmäßig voll werden sollen und dabei möglichst wenig balanciert werden muss. Ab ca. 3,6 Volt geht die Zellspannung ja auch rapide nach oben. Ja, die Zellen wurden parallel Initialgeladen. BTW: Was ist denn das sinnvollste Verfahren, wenn Zellen z.B. nach dem Winter oder so gedriftet sind, diese wieder ohne Reihenschaltung auszubalancieren. Denn im Spannungs-Endbereich gehen die Zellen ja rasend schnell mit der Spannung hoch und die OVP greift ein? Danke und viele Grüße Felix
In der Situation haben die Zellen sowieso immer nahezu die gleiche Spannung, unabhängig davon ob in einer Zelle noch 10 Ah fehlen oder nicht. Drifts erkennt man erst ab Vollladung.
Das Eine schließt aber das Andere aus. Ich würde mir da auch keine großen Gedanken machen, und die Ladeschlussspannung auf 14,4V einstellen und die Balancer ihre vorgesehene Arbeit machen lassen. Muss auch nicht alle paar Tage sein.
Auf min. 3,8V bis der Ladestrom gegen Null geht?
Warum sollten die Driften? Ok, die Balancer nehmen ein paar Microampere, aber normalerweise auf jeder Zelle gleich.
Dafür gibt's die Balancer, denen man auch etwas Zeit gönnen muss.
Wenn voll, geht die Spannung zügig hoch, klar, aber die Einzelspannungen halten die Balancer im gesunden Bereich und gleichen den eventuellen Drift aus. Wie hast Du die Schaltung für OVP gelöst? Ich hatte in knapp 4 Jahren Vollbetrieb mit 43.000 entnommene Ah allerdings noch nie OVP oder UVP. Gruß Thomas Hallo Thomas, man soll parallel Initial auf 3,8 V laden. Warum? 4 x 3,8 V sind 15,2 V. Die Ladeschlussspannung auf 14,4 V. Gruß
Richtig, bei Auslieferung sind die teils unterschiedlich teilgeladen, daher einmalig auf gleichen Ladungsstand bringen, dann Lss auf 14,4V. Hallo Thomas, danke für deine Antwort, aber leider hast du meine Frage nicht beantwortet. Warum empfiehlst du parallel Initial auf 3,8 V zu laden? 4 x 3,8 V sind 15,2 V. Gruß Bei vollen Zellen steigt die Spannung schnell an - wenn man initial parallelschaltet, ist es egal, welche Spannung man genau nimmt. Die Zellen sollten voll sein (min 3,5 V) und nicht geschädigt werden (max 4 V). Wenn man Drift befürchtet, ist der Trick, höchstens mit dem Balancerstrom (ca 1A) zu laden. Dann kann der Ladungsausgleich in Ruhe stattfinden, kann halt ein bisschen dauern. Im Betrieb sollten aber die Zellen so gut wie gar nicht driften. Gruss Manfred
Sorry, ich dachte das sei klar.
Die Empfehlung kommt nicht von mir, sondern vom Hersteller, teilweise sogar auf bis zu 4V. Haben wir hier aber auch schon dutzendfach durchgekaut. Hintergrund ist, dass die Gesamtspannung des Packs die unterschiedlichsten Einzelspannungen beinhalten können. 3,7+3,7+3,9+3,9 sind auch 15,2.
Hast Du schon mal so eine Batterie live gesehen und beobachtet? Sieht nicht danach aus...
Die Zellen habe ich initial- als auch vollgeladen. Die Zellen wurden auch über die Balancer alle auf 3,60V balanciert. Aber bei der ersten Zelle fällt die Spannung immer schneller als bei den anderen drei Zellen. Ohne Last ist der Unterschied zwischen der ersten und den anderen drei Zellen 0,018 Volt. Zwischen den anderen drei Zellen max. 0,002 Volt.
Ja.
Warum weiß ich nicht. Darum frage ich ja. Ich kann nur sagen, dass meine erste Zelle immer weniger Spannung hat, als alle anderen. Selbst wenn ich die Balance bei Zelle 2 bis 4 auf 3,50 Volt stelle und bei Zelle 1 auf 3,60 Volt. Am Ende lande ich wieder bei 0,018 Volt und das trotz "Vorsprung" von 0,1 Volt.
Wenn die LiPros die OVP oder UVP auslösen, schalte ich einen Victron BatteryProtect (einer für OVP, einer für UVP).
Was hast Du für Spannungsunterschiede zwischen Deinen Zellen? Was ist denn eine vertretbare Spannungsdifferenz zwischen den LiFeYPO4-Zellen? Sind die 0,018V noch normal und in Ordnung. Oder ist es Zufall und Glück, dass zwischen den Zellen 2 und 4 immer nur max. 0,002V Unterschied sind? Viele Grüße Felix Salut, bei meinem Zellen stelle ich im Normalbetrieb (Belastung zwischen 0 und 15 A) eine Abweichung von 0,01 Volt fest. Bei Ladung mit Landstrom bei 14,5 Volt sind es auch mal 0,02 Volt, dann werden die Balancer leicht warm und tun ihre Arbeit. Meine Anlage läuft jetzt 4 Jahre, ich entnehme auch mal bis zu 90 % der Kappa und lade meist nur über LiMa und Solar. Hallo Felix
Zwei Sachen sind mir aufgefallen. Die 3 Stelle hinter dem Komma, die würde ich mal vergessen. Dort bist im Bereich der hohen Ungenauigkeit. Und 0,01 Ist nicht viel, für Chemische Stromspeicherung. Wenn du dir Unsicher bist. Verrtausche doch einmal die Balancer von Zelle 1 mit 4. Dann bist vielleicht schlauer. Gruß Franz Ich sehe das genauso. Einen Unterschied von 0,018V zwischen den vier Zellspannungen ist nicht der Rede wert. Um sicher zu gehen, dass mit der Zelle 1 alles i.O. ist, würde ich die in Reihe geschalteten und voll geladenen Zellen mal bis ca. 10 - 20% Restkapazität entladen und dann die Einzelzellenmessung wiederholen. Liegen dann die Spannungsunterschiede im ähnlichen Bereich wie von Dir oben beschrieben oder geringfügig höher, sind die Unterschiede auf Fertigungstoleranzen der Batterien zurückzuführen. Selbst bei Spannungsunterschieden von 0,1 oder 0,2 Volt in diesem teilentladenen Zustand der Batterien tät ich mich entspannt zurücklehnen. Hallo Felix, Sorry für die späte Rückmeldung, die Motivation hier was zu lesen oder schreiben wird bei mir immer übersichtlicher...
Die Zellen haben immer einen minimalen Spannungsunterschied, ist bei mir genau so. Die Messung der 3. Nachkommastelle halte ich wie die Vorschreiber für vernachlässigbar und können auch den Messgeräten geschuldet sein, wobei wenn das immer die gleiche Zelle betrifft auch unwahrscheinlich.
Die erste ist die am Gesamtplus, nehme ich an. Ist bei mir ganz genau so. Wieso das so ist, weiß ich auch nicht, vielleicht kann sich da ja noch ein Spezi zu äußern. Vielleicht jemand, der sogar eine Batterie im Betrieb hat :mrgreen: :mrgreen: :mrgreen: Ich hatte deswegen Anfang diesen Jahres die Zellen mal anders herum installiert, also Gesamtplus von Zelle 1 nach Zelle 4. Dadurch hat sich bei mir aber nichts geändert. Jetzt hat Zelle 4 immer die etwas niedrigere Spannung. Hatte ich hier auch schon mal beschrieben, aber keine plausible Erklärung gefunden.
Wieder was gelernt, wusste gar nicht das man den mit den LiPros ansteuern kann.
Die sind (immer bei Vollladung) mitunter deutlich höher als bei dir. Mein System läuft allerdings auch im Dauerbetrieb und auch mal 6 oder 8 Wochen ohne Vollladung und Balancing. Hatte auf Grund dieses Threads gestern mal wieder nachgesehen und Vollgeladen (nach 7 Wochen). Und: wie erwartet Zelle 1 u. 2 schon 3,62 V, Zelle 3 3,56V, Zelle 4 3,49V. Danach Labornetzteil auf 14,6V und 5A und nach 2 Std. waren alle Zellen leicht über 3,6V, also es hatten dann in den Zellen 3 u 4 nur ein paar ganz wenige Ah gefehlt. Übrigens: Hab da einen BMV 700 zur Überwachung dran, der nach einigen Teilladungen nicht mehr 100%ig korrekt anzeigt. Meist zeigt der ungefähr 5% zu viel an. Ist für mich kein Problem, muss man nur wissen. Also ich mache mir da mittlerweile nicht mehr so viele Gedanken zu, entnehme auch mal 90% oder mehr, lade die Dinger wie es gerade passt und freue mich über ein System was funktioniert wie noch kein Anderes zuvor bei mir. Wenn ich dann mal motiviert wurde, mal wieder genauer hin zu schauen, wie jetzt von Dir, ergab sich bisher noch nie ein Problem. Also entspannt zurücklehnen und sich den schönen Dingen widmen... Gruß Thomas Hallo zusammen, entschuldigt die späte Rückmeldung. Gerade ist etwas viel Arbeit. Erstmal danke für alle Rückmeldungen. Insbesondere nehme ich mit, dass ich mir bei den 0,018V nicht wirklich Gedanken machen muss. Der Unterschied bleibt auch über die gesamte Stromentnahme nahezu gleich. Somit gehe ich davon aus, dass das in Ordnung ist. Offen und weiter unklar ist, warum in der Absorptionsphase die Stromstärke (und Spannung) ab ca. 2,8A plötzlich anfängt zu springen. Ich habe mal ein Bild eingefügt. Ursprünglich hatte ich das Aufschwingen in Bezug auf die Balancer vermutet. Aber selbst wenn alle Balance aus sind, fängt das Ladegerät (Victron Blue Smart Charger mit 15A) mit so einem komischen Verhalten an. Könnt ihr euch das erklären? 
D.h. Du hast die Spannung auf 14,6V eingestellt und den Ausgangsstrom auf 5A begrenzt? Das entspricht doch eigentlich der Absorptionsphase, oder?
Danke für den Hinweis. Werde ich bei meinem BMV-712 mal beobachten. Viele Grüße Felix
Sorry, kann ich nicht, vielleicht mal Victron kontaktieren. Ich habe 3 unterschiedliche Lader im (seltenen) Einsatz, Schaudt, Ctek, Fraron, keiner zeigt ein derartiges Verhalten.
Genau, das soll 1. die Einzelzellen über die 3,6V heben, damit die Balancer überhaupt arbeiten und 2. den maximal möglichen Balancerstrom von 3A/Balancer nicht überschreiten. Das mache ich immer unter Aufsicht und Kontrolle der Einzelspannungen.
Absorption war früher bei Blei, die gibts bei Li nicht mehr. Wenn voll, dann voll und Ende. Der Ladestrom geht erst gegen Ende der Vollladung (so ab 98-99%) runter, dann aber sehr schnell. Es würde also völlig reichen, die Ladeschlussspannung im zyklischen Betrieb für max. 30 Min dort zu lassen, zum Balancen, falls nötig oder allenfalls mal alle paar Wochen eben etwas höher für ein oder zwei Stunden mit wenigen Ampere. Gruß Thomas Hallo Thomas, danke Dir. Anfrage an Victron ist raus. Während dem "Springen" pendelt die Spannung im Bereich von +-0,05V wogegen die Stromstärke im Bereich von 0 bis 6 A schwankt. Auf Dauer ist das für einen Lithium-Akku vermutlich nicht gut, auch wenn er noch unter der max. Ladeschlussspannung liegt, oder? Viele Grüße Felix
Ich würde sagen, das ist dem Akku wurscht bei der niedrigen LSS. Aber was von Victron kommt, da bin ich auch mal gespannt drauf. Der Lader taktet ja im Sekundenbereich. Bei vielen Anbietern kommt meist bei so einer speziellen Nachfrage nur gewäsch... Gruß Thomas |
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