Mögliche Ungleichheit der Zellen bei einem 3p System

Ich habe diese Frage hier etwas unglücklich in einem anderen Thread - in den er halt reinpasste - gestellt. Damit verschwindet sie aber natürlich im Nirwana. Daher komme ich hier noch einmal darauf zurück ...
Die Frage taucht aus einer aktuellen - und z.T. agressiven - Diskussion in einer fb Gruppe auf!

Ich hatte ja vor gut 2 Jahren auch einen 3p4s Akku gebaut (siehe Bild unten).
Ich hatte mir damals keinerlei Gedanken über den Stromfluss in den einzelnen Zell-Paketen gemacht.
In der Zwischenzeit habe ich ja mit dem Akku fast 2 Jahre gespielt und experimentiert, ohne dass es zu einer Auffälligkeit gekommen wäre.
Und nun hat er ja auch den Weg ins Wohnmobil gefunden --> Link

Die oben erwähnte Diskussion geht nun darum, dass die Stromwege einzelner Zellen im Paket unterschiedlich sind, damit die Cu-Wege länger und die Widerstände unterschiedlich. Da wird zum Teil apodiktisch behauptet, dass eine Schädigung der Zellen resultiere!

Nach 2 Jahren lässt sich bei mir gar nichts feststellen!
Hat jemand andere Erfahrungen ... eventuell über einen längeren Zeitraum?

Hier findest Du vielleicht schon, was Du suchst: Artikel auf eBay oder versuchs hier bei Amazon

Was soll bei einer derart guten Verdrahtung schon passieren? Minimale Unterschiede gibt es höchstens im Moment einer Entladung mit sehr hohem Strom, was sich aber sofort wieder ausgleicht wenn die Zellen weniger belastet werden.

:wink:

Da wäre zu fragen, wie hoch der Innenwiderstand der Zellen im Vergleich zum Widerstand der Verbinderstrecke ist. Dann kann man entscheiden, ob 5 cm mehr oder weniger Kupfer da relevant sind.

bis denn,

Uwe

Tinduck hat geschrieben:Da wäre zu fragen, wie hoch der Innenwiderstand der Zellen im Vergleich zum Widerstand der Verbinderstrecke ist. Dann kann man entscheiden, ob 5 cm mehr oder weniger Kupfer da relevant sind.
...

Innenwiderstand der Winstonzellen wird mit <45 mOhm angegeben.
Der Kupfer-Verbinder hat einen Querschnitt von 25 mm2.
Kupfer hat einen Spezifischen Widerstand von 0.0171 mOhm *mm2/m.

Wenn ich richtig rechne komme ich auf: 0.05 m x 0.0171 : 25 = 0.0342 mOhm :roll:

Mit Online Rechner ... --> Link

....dann sollten ein paar cm mehr Kupfer wohl irrelevant sein. Bin aber nur E-Technik-Laie :D

bis denn,

Uwe

Tinduck hat geschrieben:....Bin aber nur E-Technik-Laie :D

bis denn,

Uwe

Ich auch ... es sind 7.5% mehr für die "entfernt" liegenden Zellen ... :nixweiss:

Hallo Acki

Hast du bei den einzelnen Zellen vor dem Zusammenbau die Kapazität gemessen und anschließend vier Blöcke mit ausgeglichener Ah Zahl zusammengestellt?

Mit freundlichen Grüßen

Thomas

leverkusen3 hat geschrieben:Hallo Acki

Hast du bei den einzelnen Zellen vor dem Zusammenbau die Kapazität gemessen und anschließend vier Blöcke mit ausgeglichener Ah Zahl zusammengestellt?

Mit freundlichen Grüßen

Thomas

Ja ... aber das hat nichts mit der Fragestellung zu tun!

Ich habe kein Problem mit dem Akku!

Es geht um die theoretische Diskussion, dass der Gesamtwiderstand einer Zelle (Innenwiderstand + Widerstand des Leiters zur Zelle) im Zellpack unterschiedlich ist.
Dass dadurch eine Zelle bevorzugt wird und schneller altert.
Es geht um die Frage, ob sich dies praktisch auswirkt und nach welcher Zeit!

Hallo Acki,

Du wirst in der Anordnung der Zellen mit der Verschaltung kein Problem haben, die Entladeunterschiede werden sich bei höheren Strömen zwar im 1-2% Prozent Bereich bemerkbar machen, aber nach Wegfall der Last wieder durch Ausgleichsströme zwischen den Zellen "eliminiert", da ist der Unterschied in Deinem Hybridsystem wesentlich mehr relevant (das hatten wir ja schon besprochen). Durch den sehr hohen Lade-/Entladewirkungsgrad der LiFeYPo4-Zellen wird sich dies auch nicht auf die zu entnehmbare Kapazität auswirken.

Übrigens, wenn Du entsprechend dem u.g. Schema verbindest ist der Strompfad für alle Zellen gleich lang:


Was mir nicht gefällt ist die Verschraubung der Zellverbinder ohne geeignete Spannscheiben, bzw. Unterlegscheiben - das Kupfer der Verbinder ist dünn (Lamellen) und sehr weich, d.h. die Auflagefläche an den Zellen sehr ungleich! Dies kann zu größeren Unterschieden führen als die angesprochene Anordnung!

Mh, woher weisst Du, dass das Verbinder aus Kupferlamellen sind? Die sehen aus wie meine auch, und die sind massives Blech.

Davon ab: wo ist in der Zeichnung eigentlich der Unterschied zwischen den verschiedenen Unterlegtechniken? Die hübschen roten Pfeile sind alle gleich lang und haben die gleiche Richtung. Ausserdem sind die beiden Federring-Versionen nicht stramm angezogen, sonst wäre der Federring flach.

Ich weiss schon, was du damit sagen willst, aber mit der Zeichnung kannst du das keinem plausibel erklären.

bis denn,

Uwe

Die 34 microOhm sind korrekt für 25 mm^2 Querschnitt und 5 cm Länge.

Sind weniger als 0.1% des Gesamtwiderstandes....dürfte schon schwierig genug zu messen sein.

Die Frage ist was der Kontaktwiderstand ist - der ist normalerweise dominant.

Ich hatte im Studium viel mit Supraleitern zu tun, da sind die Ströme und Stromdichten noch viel höher und wir haben die Kontakte gesondert behandelt bzw verbessert, mit Indium (sehr teuer!).

Mag sein, aber die Kontaktwiderstände sind ja nicht von den Zuleitungslängen abhängig, spielt für diese Diskussion also keine Rolle. Das kann natürlich die Ursache für Drift etc. sein, insofern diskutiert die FB Gruppe vielleicht am Thema vorbei...

bis denn,

Uwe

Acki hat geschrieben:Ich habe diese Frage hier etwas unglücklich in einem anderen Thread - in den er halt reinpasste - gestellt. Damit verschwindet sie aber natürlich im Nirwana. Daher Nach 2 Jahren lässt sich bei mir gar nichts feststellen!
Hat jemand andere Erfahrungen ... eventuell über einen längeren Zeitraum?

Das Problem ist sicher nicht aus der Luft gegriffen und wird auch in der allseits bekannten Verdrahtungs-Bibel von Victron hinlänglich beschrieben. Allerdings muss man die Belastung des Akkus bedenken. Wenn der Akku 3C kann und ich keine 0.3C erreiche, ist das Thema sicher weniger relevant als in einer minimal dimensionierten Bleibank auf einem Boot, die genau für 10 Minuten Querstrahlruderbenutzung ausgelegt ist und danach leer ist.

Insbesondere mit großen LFPs schaffe ich das im Womo nicht ansatzweise.

Tinduck hat geschrieben:Mag sein, aber die Kontaktwiderstände sind ja nicht von den Zuleitungslängen abhängig, spielt für diese Diskussion also keine Rolle. Das kann natürlich die Ursache für Drift etc. sein, insofern diskutiert die FB Gruppe vielleicht am Thema vorbei...

Ich weiss nicht was die BF Gruppe diskutiert.....und auch nicht wie die Schaltung aussieht.
Für den Gesamtwiderstand bei solchen Verbindungen kann der Kontaktwiderstand eine entscheidende Rolle spielen. Ob da jetzt bei 0,1% pro 5cm Kupfer einmal eine etwas längere Strecke ist dürfte am Ende egal sein.
Was die Zelle ja schlussendlich sieht am Ende ist die Spannung die ankommt beim Laden, oder die sie liefern muss beim Entladen.

Acki, gibt es da keine LTSpice Modelle dafür? Da rechnet man das aus, und Diskussion erledigt.

--> Link

--> Link

LiFePO4 Modell (habs nicht getestet):
--> Link

macagi hat geschrieben:https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

--> Link

LiFePO4 Modell (habs nicht getestet):
--> Link

Damit bin ich nun etwas überfordert ... :eek:

Aber ich habe gerade gesehen, dass ich einen Fehler gemacht habe: Der Innenwiderstand der Zellen wird nicht mit 45 mOhm, sondern mit 0.45 mOhm angegeben.
Damit ist das Verhältnis dann doch etwas anders ... :oops:

Bei 0,45 mOhm und 100A Lade- oder Entladestrom ist die Spannung 0,045V. Das ist quasi ein Verlust. Bei weniger Strom dementsprechend weniger.
Der Widerstand der Zuleitung plus Kontaktwiderstand reduziert die Spannung die an der Zelle liegt bei der Ladung, bei Entladung kommt etwas weniger raus. Das ist bei 34 microOhm (plus Kontaktw.) ca. 3,4 mVolt = 0,0034 V (plus Kontaktspannung).
Die absolute Spannung ist aber um die 3V pro Zelle. Die Änderung ist immer noch ca. 0,1%. Klar ändert das ein klein bisschen was.....Warum das eine Zelle kaputtmachen soll erschliesst sich mir nicht unmittelbar.

Übrigens: --> Link
Dort wird ein Beispiel angegeben welches zu 0,1 mOhm Kontaktwiderstand führt. Kannst ja mal für deinen Akku versuchen auszurechnen.

LTSpice ist übrigens ziemlich einfach zu nutzen. Gibt bestimmt auch Tutorials auf Youtube.

Acki hat geschrieben:Da wird zum Teil apodiktisch behauptet, dass eine Schädigung der Zellen resultiere!

Dem würde ich genauso apo-dingsda widersprechen. Zwar denke ich nicht, dass das bisschen Kupfer-Mehrweg was ausmacht, das ist aber gar nicht der Punkt. Hängen wir gedanklich die Zelle an eine lange Leitung parallel, sodass es wirklich einen nennenswerten Unterschied macht - in diesem Fall würde eine Zelle durch mehr Lade- und Entladezyklen mehr verschleissen als die parallel gehängte. Verschleiss bedeutet bei LFP ein erhöhter Innenwiderstand durch Passivierung - und mit steigendem Widerstand kommt dann die parallele Zelle wieder mehr zum Zug. Also ein stabiles System, was sich langfristig selbst "balanciert", was den Verschleiss betrifft.

Das gilt übrigens für Zellen genauso wie für Batterien - eine zweite LFP über ein langes Kabel parallel zu schliessen ist kein Problem.

Gruss Manfred

Hallo,

bitte bei diesen Betrachtungen beachten, dass bei einem Ladevorgang eine definierte mindeste Spannungsdifferenz vorhanden sein muß, damit der elektrochemische Prozess in der Zelle startet. Wenige mV reichen da nicht aus. Deshalb sehe ich bei den "gängigen" hochwertigen Zellverbindern (sofern diese korrekt aus "sauber" montiert sind) keine ungewollten Lade/Entladezyklen, durch eine ungleiche Formation der Zellen/Zellverbindung!

Hier ist was Neueres: --> Link

Das Modell kann man wohl downloaden wenn man sich registriert.

Es gibt noch viel mehr, zB den Artikel da: --> Link

Einfach so ein LTSpice Modell bauen, dann mehrere parallel dazu, dann wirst du fündig werden....

fschuen hat geschrieben:Hängen wir gedanklich die Zelle an eine lange Leitung parallel, sodass es wirklich einen nennenswerten Unterschied macht - in diesem Fall würde eine Zelle durch mehr Lade- und Entladezyklen mehr verschleissen als die parallel gehängte.

Das müßte aber schon eine sehr lange Leitung sein, damit es für die eine Zelle kein Zyklus mehr ist. Womit sie auch nicht mehr wirklich am Geschehen teilnimmt. Allerdings wird sie dann nach dem Entladen die andere Zelle wieder etwas aufladen, da ihre Spannung ja noch höher ist. Wenn der Entladezustand also lange genug anhält, wird sie die gleichen Zyklenzahlen haben wie die andere.

RK