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Allgemeines - maximale Akkuspannung 14,4 V - zu klein ?


rolfk am 03 Jul 2023 08:47:15

Hallo an alle,
eine Frage an die Techniker hier.

Die maximale Spannung eines LiFe Akkus, bei Zellspannung 3,6 V, an der Grenze der Maximalspannung nach Datenblatt, ist 14,4 Volt. Das wird standardmässig beim Laden auch wenigstens zeitweise erreicht. Abhängig von der Temperatur kann die Ladepannung aber auch höher gehen.

Nun habe ich durch Zufall etwas entdeckt. Man kann einen Akku bauen, der diese 3,6 v/Zelle erst bei 14,9 V Ladespannung erreicht. D.h. bis 14,9 Volt sind keine Datenblattgrenzen der Zellen überschritten. Der Akku ist und bleibt verbunden mit dem Fahrzeug, es gibt keine Trennung, keine Abschaltung, Auto und Akku bleiben fest verbunden.

Frühester Balancereinsatz ist nicht mehr 13,8 V, sonderm 14,3V. Bei 3,5 V/Zelle liegen nicht mehr 14 V an, sondern 14,5 V.

Das ganze ist keine Theorie, ich habe den ersten Akku aufgebaut und balanciert. Ein weiterer Test ist nicht erforderlich, weil es keine Schaltungstricks gibt, die man unter Last testen muss.

ist das für den Womoeinsatz von Interesse, oder kommt man mit dem bisherigen Spannungslevel aus ?

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Camper510 am 03 Jul 2023 08:57:49

Ob das der Lebensdauer förderlich ist, wenn man die Ladeendspannung erhöht?
Und wozu? Dafür, dass er eine halbe Stunde früher voll ist?

rolfk am 03 Jul 2023 10:58:43

Camper510 hat geschrieben:Ob das der Lebensdauer förderlich ist, wenn man die Ladeendspannung erhöht?
Und wozu? Dafür, dass er eine halbe Stunde früher voll ist?


Das ist ein komplettes Missverständnis.

Ich habe nicht die Ladeendspannung der Zellen hochgesetzt, um höhere Ladeenspannungen zu ermöglichen.

Ich habe durch technische Massnahmen die Zellenspannung heruntergesetzt, etwa um 100 mV pro Zelle.
Damit haben die Zellen bei 14,4 V Akkuspannung etwas weniger als 3,5 V/Zelle, etwa 3,47 V. Damit ist zur weiteren Erhöhung einer Ladespannung in Einzelfällen, über die 14,4 V hinaus, "Luft" vorhanden.

Wenn also in meinem Akku die Zellen ihre zulässige Spannung ( 3,6 V ) erreichen, ist die Spannung am Gesamtakku bereits 14,9 V, was der Akku also genauso, und gleichen Zellbedingungen, aushält wie heute "eure" Akkus bei nur 14,4 V.

Und mit früher voll hat das also nichts zu tun.

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ulfertg am 03 Jul 2023 11:36:29

rolfk hat geschrieben:Nun habe ich durch Zufall etwas entdeckt. Man kann einen Akku bauen, der diese 3,6 v/Zelle erst bei 14,9 V Ladespannung erreicht.
[...]
Das ganze ist keine Theorie, ich habe den ersten Akku aufgebaut und balanciert. Ein weiterer Test ist nicht erforderlich, weil es keine Schaltungstricks gibt, die man unter Last testen muss.

Hallo Rolf,
hat es einen bestimmten Grund warum Du nicht näher auf die technische Umsetzung eingehst?
Nach dem wenigen was Du durchblicken lässt klingt es so als hättest Du es mit einer Schottky Diode realisiert.

Laut Deiner Beschreibung erreichst Du ein Delta von 0,3V - es mag manche Konstellationen geben in denen das nützlich ist.
Aber ohne zu wissen wie das erreicht wird und mit welchen Nachteilen dabei zu rechnen ist, finde ich es schwierig dazu mehr zu sagen.

rolfk am 03 Jul 2023 11:56:03

rolfk hat geschrieben:Nun habe ich durch Zufall etwas entdeckt. Man kann einen Akku bauen, der diese 3,6 v/Zelle erst bei 14,9 V Ladespannung erreicht.
[...]
Das ganze ist keine Theorie, ich habe den ersten Akku aufgebaut und balanciert. Ein weiterer Test ist nicht erforderlich, weil es keine Schaltungstricks gibt, die man unter Last testen muss.



ulfertg hat geschrieben:
Hallo Rolf,
hat es einen bestimmten Grund warum Du nicht näher auf die technische Umsetzung eingehst?

Ja, hat es. Weil ihr mich gemeinsam zusammenhaut, im Minimum, wenn ihr hört wie es gemacht wird.
Da will ich erstmal haben, dass ihr komplett versteht, was man damit machen kann, bevor ihr vor Wut aufheult.

ulfertg hat geschrieben:Nach dem wenigen was Du durchblicken lässt klingt es so als hättest Du es mit einer Schottky Diode realisiert.

Keine Schottkydiode.

Es ist ÜBERHAUPT NICHTS im seriellen Stromfluss der Zellen. Nur die Mosfets des BMS natürlich, aber das ist im Serienzustand und die sind offen, also niederohmig.

ulfertg hat geschrieben:Laut Deiner Beschreibung erreichst Du ein Delta von 0,3V - es mag manche Konstellationen geben in denen das nützlich ist.

Ich erreiche 0,5 V. Nicht nur 0,3V.
ulfertg hat geschrieben:
Aber ohne zu wissen wie das erreicht wird und mit welchen Nachteilen dabei zu rechnen ist, finde ich es schwierig dazu mehr zu sagen.

Wie das erreicht wird, sage ich noch nicht. Ich bin auch noch am Testen.

Nachteile sind, das die Balancereinstellungen etwas tricky sind. Das merke ich gerade.
Aktueller Zustand: 14,63 V.
BMS Zellspannungen: 3,55, 3,548, 3,540, 3,42.
Eine Zelle hängt sogar noch nach, die Spanung ist trotzdem über 14,6 V.

Könnte sein, dass diese Einstellungen das für Amateure ungeeignet macht.
Schade.

ulfertg am 03 Jul 2023 13:02:43

rolfk hat geschrieben:Ja, hat es. Weil ihr mich gemeinsam zusammenhaut, im Minimum, wenn ihr hört wie es gemacht wird.
Da will ich erstmal haben, dass ihr komplett versteht, was man damit machen kann, bevor ihr vor Wut aufheult.

Oh, wow. Das ist eine Ansage.
Ich muss ganz ehrlich sagen dass mir Deine Verhaltensvorhersage gar nicht schmeckt.
Für mich klingt das als würdest Du uns (und damit auch mir) keine vernünftige Diskussion zutrauen.

So macht mir das keinen Spaß, ich halte ich mich daher hier bis auf weiteres raus.

rolfk am 03 Jul 2023 14:34:48

rolfk hat geschrieben:Ja, hat es. Weil ihr mich gemeinsam zusammenhaut, im Minimum, wenn ihr hört wie es gemacht wird.
Da will ich erstmal haben, dass ihr komplett versteht, was man damit machen kann, bevor ihr vor Wut aufheult.


ulfertg hat geschrieben:Oh, wow. Das ist eine Ansage.
Ich muss ganz ehrlich sagen dass mir Deine Verhaltensvorhersage gar nicht schmeckt.
Für mich klingt das als würdest Du uns (und damit auch mir) keine vernünftige Diskussion zutrauen.

So macht mir das keinen Spaß, ich halte ich mich daher hier bis auf weiteres raus.


Bitte vertrau mir dieses eine Mal.
Ich bitte für die Vorgehensweise um Entschuldigung.

Ich möchte eure unvoreingenommene Überlegung haben, ob sowas Vorteile im Womo, in der "Bleiumgebung" hat.
Wenn du es trotzdem wissen willst, schreibe ich es dir als PN. Es ist kein Gag oder Scherz.
Und wenn du es liest, wirst du verstehen, warum ich das mache.


Bist du bitte weiter dabei ?

BikeAir am 03 Jul 2023 16:40:21

Neue Ideen sind ja prinzipiell erst al gut. Nur habe ichnoch überhaupt nicht verstanden, worin der Sinn des ganzen bestehen sollte. Ichlade eh nie bis 14,4V, sondern nur bis 14,2V und das was dabei an Ladung (Bis voll) fehlt liegt unter 1% der Kapazität.
Wofür sollte ich das also machen? Mache mich schlau.

Gruß

rolfk am 03 Jul 2023 16:46:37

Im normalen Fahrzeug, was ehemals für eine Bleibatterie vorgesehen war, ist die Ladespannung min. 14,4V, je nach Temperatur auch höher. Wenn man da einen Womo Aufbau-Akku direkt mit anschliesst, während der Fahrt durchs Trennrelais, bekommt der Akku im Verbund mit dem Startakku genau diese Spannungen ab. Und das ist nunmal ungesund hoch.

Das, was ich da zufällig gefunden habe, senkt die Zellspannungen etwa um 100 mV pro Zelle, was der Lebensdauer der Akkus zuträglich ist. Oder umgekehrt, erst bei (kurzzeitigen) 14,8 V würde die Zellspannung der LiFePo ebenso kurzeitig auf 3,6 V hochgehen, was sie heute regelmässig bei den 14,4 V tut.
Wenn du nur bis 14,2 lädst, prima. das sind 3.550 V/ Zelle. In meinem fall nur 3,45V/Zelle.

ulfertg am 03 Jul 2023 18:49:02

rolfk hat geschrieben:Bist du bitte weiter dabei ?

Okay - aber wie gesagt, ohne mehr Informationen zu der Lösung kann ich nicht viel beitragen.

Vielleicht das:
Meine WoMo Lima (Peugeot Boxer aus 2019) regelt sich bei 14,0-14,2V an der Starterbatterie ein, solange keine große Last anliegt (bei hoher Last sinkt die Spannung an der Starterbatterie).
Nach längerer Fahrtzeit fällt die Spannung auf ca. 13,8V.
Bei heftigen Minustemperaturen habe ich es noch nicht gemessen, dann sollte sie eigentlich etwas höher regeln.
Die ca. 14,0-14,2V habe ich bislang bei allen Fahrzeugen (allerdings nur eine Handvoll) gemessen, die keine "intelligente" Steuerung der Spannung besitzen.
Was in Kombination mit den heutigen Blei-Calcium Batterien und häufigen Kurzstrecken-Fahrten leider nicht optimal ist, aber das ist ein anderes Thema, eine Verringerung der Gesamtspannung um 0,4-0,5V wäre hier jedenfalls nicht ohne Nachteile für die Ladung einer LiFePO4.

Bei Fahrzeugen mit "intelligenter" Steuerung der Generatorleistung hingegen kann die Spannung kurzzeitig auch bei 15,4V liegen.

Ich stelle nicht in Frage dass das bei deinem Fahrzeug anders ist, allerdings ist das dann eine Variante von vielen möglichen.
Da müsste man also vorher genau hingucken, was das Fahrzeug macht und dann entscheiden, ob so eine Maßnahme sinnvoll sein könnte.

rolfk am 03 Jul 2023 18:53:26

Ich danke dir. Das sind die Überlegungen, nach denen man schauen kann, was mit meinem Zufallsfund anzufangen ist.

In meinem Ducato liegen eine Zeitlang 14,4 und dann 13,8 an, Baujahr 19.
Das wäre für direkte Verbindung von Li Batterie zur Starterbatterie unangenehm hoch, deswegen habe ich ja die 24 V Lösung gemacht, die ich hier früher beschrieben habe.

Stocki333 am 03 Jul 2023 21:25:40

Also ich hab mir den Kopp zerbrochen. Aber des Rätsels Lösung ist noch immer in weiter Ferne.
Aber bei Ganzjahresbetrieb könnte es einen Booster sparen.
Allerdings stellt dich mir schon ein Gedanke. Wie kommt der Normale User damit klar. Wenn da auf einmal andere Spannungswerte da sind.
Wenn ich meine Strichliste anschaue.: Für Shoot die nix Wert sind. Weil Gemacht bei 13,2 statt 14,2 Volt.
Bin jetzt bei Nr. 55. So oft hab ich das schon gemeldet.
Auch wenn du einem Schreibst. Den Shoot bei Ladeschlusspannung. Bekommst du den bei 13,2. :cry: :cry:
Ich denke mir. Es wird immer einen oder anderen Fall geben, wo man das machen kann oder sollte.
Wenn ich drann denke, das ich hier manchen Lithium Nackabatzl geholfen habe. Und auf einmal habe die sich ein Hohes Wissen angeeignet. Und schreiben hier gar nicht so schlechte Hilfestellungen für Neueinsteiger.
Genau so könnte es mit deiner Variante sein. Ich lehne Neues nie ab. Ideen sind immer gefragt.
Und noch eines Rolf. Ich bin keiner der andere Zerreist.
Franz

fschuen am 03 Jul 2023 22:04:10

Unabhängig von der technischen Lösung würde ich da keinen Vorteil sehen. LFP ist bei knapp 3,5 V voll und nimmt bis 3,9V keinen Schaden. Das ergibt mit 4s einen Bereich, der mit jeder Ladeumgebung klar kommt, auch in 30 Jahre alten Motorrädern als Starterbatterie. Es besteht also keine Notwendigkeit, die Spannungslage anzupassen, weder mit Batterietricks noch mit speziellen Ladegeräten.

Gruss Manfred

rolfk am 03 Jul 2023 23:10:56

Danke an euch alle.
Ich verstehe, dass ihr mit der Situation klarkommt. Ich habe überschätzt, was ich da gefunden habe.
Ich sage sorry an jeden, der mit meiner Vorgehensweise oder Wortwahl unglücklich ist.

Tinduck am 04 Jul 2023 10:22:08

Man könnte auch einfach Winston-Zellen nehmen, die gehen ‚ab Werk‘ bis 4 V Zellspannung mit (Datenblatt). 16V Ladespannung wird man im KFZ unter normalen Umständen nicht erreichen.

Aber eigentlich ist das auch ziemlich akademisch, die etablierte Lösung mit 14,4 Volt funktioniert doch tadellos, wenn das Balancing im BMS vernünftig eingestellt ist und die Zellen nicht totaler Billigschrott sind?

Eine erhöhte Ladespannung wird sowieso erst wirksam, wenn der Akku fast komplett voll ist (vorher zieht der Akku die Ladespannung runter, egal was das LG raustut), und dann kann das BMS auch abschalten.

bis denn,

Uwe

andwein am 04 Jul 2023 11:12:34

rolfk hat geschrieben:Im normalen Fahrzeug, was ehemals für eine Bleibatterie vorgesehen war, ist die Ladespannung min. 14,4V, je nach Temperatur auch höher. Wenn man da einen Womo Aufbau-Akku direkt mit anschliesst, während der Fahrt durchs Trennrelais, bekommt der Akku im Verbund mit dem Startakku genau diese Spannungen ab. Und das ist nunmal ungesund hoch.

Hier möchte ich mal einhaken.
Hast du die erreichten Spannungen in den unterschiedlichen Lade- und Betriebsphasen selbst an den Batteriepolen gemessen??
òder sind das die Werte, welche von den Herstellern als Ausgangswerte angegeben werden??
Der Knackpunkt meiner Erfahrungen ist: Die Werte der Datenblätter unterschiedlicher Lader/Solarlader Hersteller werden in der eingebauten Gesamtkonfiguration fast nie erreicht.
An meinem Hybrid System /Li/AGM) Ford Bj2007 ohne Ladebooster habe ich im April folgende Werte gemessen:
Die Spannungen von Lichtmaschine, 230V Lader (bei Blei Gel) und Solarregler (bei AGM) habe ich einmal einzeln gemessen. Dazu habe ich die Aufbaubatterie abgeklemmt und durch einen ohmschen Verbraucher (Glühlampe 35W) ohne eigene Quellspannung ersetzt. Die Ergebnisse bei 3A waren:
Solar, Einstell. AGM 14,34 V
230V EBL, Einstell. Pb Gel 14,26 V
Lichtmaschine / S-Batt 14,31 V
Die Unterschiede der drei Ladespannungen liegen bei 0,08 Volt und sind damit vernachlässigbar. Sie werden von der angeschlossenen Batterie in Richtung deren SoC/EMK Spannung nivelliert (Puffer)
Gruß Andreas

ulfertg am 05 Jul 2023 13:48:32

rolfk hat geschrieben:Wie das erreicht wird, sage ich noch nicht. Ich bin auch noch am Testen.

Hallo Rolf,

ich würde mich freuen wenn Du uns irgendwann erklären würdest was Du da genau gemacht hast.
Einerseits aus reinem Interesse, da ich genau wie Franz keine Idee habe was Du gemacht hast, andererseits weil ich mir nach wie vor vorstellen kann, dass so eine Maßnahme in manchen Fällen nützlich sein könnte.

rolfk am 07 Jul 2023 09:42:38

Einer so netten Frage kann ich nicht widerstehen.

Ich habe 3 LFP Zellen genommen, und eine LiIon, eine NMC.
Die NMC als oberste Zelle in der Spannung.

Und, Schnappatmung?? :D

Und das BMS kriegt das nicht mit, weil ich die Spannungsmessung der obersten Zelle besch...e.

Es genügt, den Plusanschluss des BMS, den üblicherweise roten, nicht direkt an plus anzuschließen, sondern über eine Diode. 1 oder 2'A Typ, Silizium.
An der fallen etwa 0,57 V ab, es fließt ja immer der Betriebsstrom des BMS drüber, mindestens 1 mA, mit BT 5 bis 10 mA.
Beim balancieren passiv eben 100 mA, das geht auch.
Aktiv balancieren geht logischerweise nicht...

Dann bei 4,1 V an der NMC sieht das BMS dann 3,53 V, das geht zum top balancieren, oder etwas tiefer.

Als Studienobjekt vollkommen irre, vollkommen interessant.
Man verliert "oben" etwa 10 % der Kapazität der NMC , unten auch etwas, man muss die NMC bis 2,5 V entladen, dann sind die LFP bei 3,1.

Wenn's euch interessiert, poste ich noch die Spannungsverläufe einer Entladung.

andwein am 07 Jul 2023 10:04:01

rolfk hat geschrieben:Einer so netten Frage kann ich nicht widerstehen.
Ich habe 3 LFP Zellen genommen, und eine LiIon, eine NMC. Die NMC als oberste Zelle in der Spannung..

Sorry, ich habe den Zweck der Übung immer noch nicht verstanden!! Auch das Verfahren kapiere ich nicht.
Aber die Gedankengänge würden mich interessieren.
Aber was solls, es gibt viele Dinge im Universum die ich nicht verstehe.
Gruß Andreas

rolfk am 07 Jul 2023 10:43:56

Batt3.jpg


Akku und Anschluss zum BMS.

Das ganze war/ist in hohem Masse durch wissensdurst getrieben. Z.B. um den Grundsatz zu durchbrechen, dass alle zellen an einem BMS die Gleiche Chemie haben müssn.
Wenn du nach dem Sinn suchts - das hier ist eine gefundene Lösung, die noch nach einem Problem sucht. Also rein "Wissenschaftlich".

Verursacht wurde das ganze, weil ich dringend einen 12 V LiFePo akku brauchte, aber nur 3 Zellen Im Lager herumlagen.

ulfertg am 07 Jul 2023 10:53:20

rolfk hat geschrieben:Und, Schnappatmung?? :D

Gar nicht - ich finde es total spannend was Du da testest.
Und es ist ja erstmal eine Überlegung und ein Versuch den Du mit uns teilst - und kein Bauvorschlag für Anfänger.

Aber ich kann Deine Sorge über die Reaktion des Forums zumindest teilweise nachvollziehen - beim Lesen mancher Beiträge wünsche ich mir des Öfteren mehr Aufgeschlossenheit und Toleranz.
Letztlich ist so ein Forum aber einfach ein großer Topf mit den unterschiedlichsten Menschen, mit ihren unterschiedlichen Befindlichkeiten und unterschiedlichen Erfahrungshorizonten.
Und darin liegt für mich auch ein großer Mehrwert an Foren generell, der Möglichkeit sehr viel Feedback aus unterschiedlichsten Blickwinkeln zu erhalten.

Von daher (und nur für mich gesprochen): bitte weiter unkonventionelle Ideen posten, die machen ein Forum für mich nochmal wesentlich interessanter!

rolfk hat geschrieben:Man verliert "oben" etwa 10 % der Kapazität der NMC , unten auch etwas, man muss die NMC bis 2,5 V entladen, dann sind die LFP bei 3,1.

Ich habe auf die Schnelle diese Quelle zu NMC (oder NCM, scheinbar werden beide Abkürzungen verwendet?) gefunden: --> Link
Da ist auch ein einfaches Diagramm eines Spannungsverlaufes abgebildet - nach dem scheint eine NMC bei einer höheren Spannung komplett entladen zu sein als eine LFP.
Sind 2,5V unschädlich für NMC?

rolfk hat geschrieben:Wenn's euch interessiert, poste ich noch die Spannungsverläufe einer Entladung.

Ja, bitte mach das! Ich kann mir noch gar nicht vorstellen wie die unterschiedliche Chemie in den Zellen hier zusammenspielt, Spannungsverläufe könnten da helfen.
Hast Du auch bei unterschiedlichen Strömen getestet?

rolfk am 07 Jul 2023 11:53:26

Auf die schnelle:
Re "NMC".. sorry, die Abkürzung hatte ich im Kopf, kann auch falsch sein. Es gibt ja gefühlte 10 Chemievarianten der klassischen LiIon, alle mit einem Spannungsbereich zwischen 2,5 V und 4,2 V. Hauptmenge der Energie zwischen 4,2 v und 3,4 V. Unterschiede sind Hochstromverhalten und Kapazität, die Superhochstromzellen, das sind die älteren, habe eher geringere Kapazität, beim Hochzüchten der Kapazität wurde das Hochstromverhalten schlechter.

Ob man überhaupt bei der LiIon unten in den Spannungsbereich kommt, hängt ja auch on der Kapazität ab, die man einbaut ( im Verhältnis zu den anderen.)
Durch Zufall war sie hier kleiner als die der anderen, dadurch war die LiIon zuerst leer. ( das Pack war eine mechanischer Probeaufbau aus sehr schlechten zellen, der gerade herumlag und für den ersten Test eingebaut wurde.)

Und ja - untere Spannung für LiIon ist generell 2,5 V. Was wenig Sinn macht, weil die unter 3 V genauso schnell einbrechen wie LiFePo. Da will man garnicht hin.
Vorab, ja, mit einem vernüftig ausgewählten Kapazitätsverhältnis der zellen kann man die Entlade-Endspannungen natürlich beeinflussen.

Das Schaubild kommt, hab noch nicht alle Werte eingegeben.

Stocki333 am 08 Jul 2023 10:32:10

Hallo Rolf.
Mal meine Hochachtung vor deiner Idee. Auf dass muß man mal kommen. Ich persönlich wäre nicht auf diese Idee verfallen. Und ich hab auch was übrig für "verrückte Ideen". So wie meine Karre keine Starterb. hat.
Das Prinzip verstehe ich schon. Der Praxisnutzen ist eine andere Baustelle. :mrgreen:
Aber einfach nur geil die Idee.
Franz

andwein am 08 Jul 2023 10:55:49

rolfk hat geschrieben:.....Akku und Anschluss zum BMS.
Verursacht wurde das ganze, weil ich dringend einen 12 V LiFePo akku brauchte, aber nur 3 Zellen Im Lager herumlagen.

Jetzt habe auch ich den Hintergrund verstanden!
Mein Komentar dazu: Aha, ein Akkublock Hybridsystem, Interesante Idee, guter Versuch. Ob das Ganze auch von der Vollladung bis zur 10% SoC Entladung und wieder Vollladung bei unterschiedlicher Zellchemie/Zellparametern mit einem Gesamtbalancingsystem funktioniert müsste wohl noch getestet werden, oder?
Gruß Andreas

fschuen am 08 Jul 2023 11:58:49

Oh wie schön, endlich mal was neues. Leistungsstarke NMC hab ich persönlich im Blechgehäuse. Kein Alu, kann aber sehr dünn sein. Ansonsten kann man das so machen, wenn das Zeug passend rumliegt. Planen würde ich ganz normal LFP 4s, das passt perfekt zu dem Bleikram, und einen Vorteil der höheren Spannungslage kann ich persönlich nicht erkennen. Eine Gürtelhosenträgerfreund mag vielleicht noch die NMC über ein Einzelzellen-BMS absichern.

Gruss Manfred

thomker am 08 Jul 2023 12:03:01

Moin,

interessantes Setup :mrgreen:
Hab mal vorsichtig mitgedacht: LiIon voll bei 4,2V, LiFepo bei um 3,6V
BMS auf LiFepo Balancing/Voll um 3,6V

These: aus allen Zellen unabhängig der Chemie wird im seriellen Betrieb immer die gleiche Energiemenge entnommen und geladen, die kleinste Zelle bestimmt die Gesamtkapazität, soweit ist es bekannt.

Frage: Wieviel % ihrer Gesamtkapazität hat eine LiIon bei 3,6V.

Gruß
Thomas

Ostseebaer am 08 Jul 2023 13:06:08

Moin,

thomker hat geschrieben:LiIon voll bei 4,2V, LiFepo bei um 3,6V
BMS auf LiFepo Balancing/Voll um 3,6V

Frage: Wieviel % ihrer Gesamtkapazität hat eine LiIon bei 3,6V.

hmm - vergisst Du bei dieser Betrachtung nicht die Diode und den darüber gegebenen Spannungsabfall (hier von 0,5 V, wenn ich die Angaben im ersten Beitrag betrachte)?

Wenn das BMS an der ersten Zelle (LiIon) 3,6 V 'sieht', liegen doch tatsächlich 4,1 V über der Zelle an.

Wer von uns Beiden hat da den Denkfehler :?:

Grüße
Georg

fschuen am 08 Jul 2023 14:13:27

Denkfehler: bei Serienschaltung wird immer derselbe Strom entnommen. Die gieferte Energiemenge ist bei einer Zelle mit höherer Spannung auch höher.

Gruss Manfred

cinzano01 am 10 Jul 2023 12:48:06

Die gezeigte Kombination mag aus elektronischer Sicht funktionieren, ist aber unter der Betrachtung der elektrochemischen Belastung nicht sinnvoll.

Ich hab hier mal grob die Ladecharakteristiken von LiFePO4 und Li-NMC aufgzeichnet. Bitte nicht wegen der absoluten Werte festnageln, es geht um die generelle Problematik bei dieser Version.

Man sieht in der Grafik, dass die LiFePO4 natürlich (und insbesondere wegen des Anteils von 75% im Verbund) den meisten Teil der Arbeit verrichtet, aber man erkennt auch, dass die Li-NMC praktisch die meiste Zeit im rot schraffierten Bereich gezykelt wird.

Jetzt hat eine Li-NMC aber schon mal per se eine deutlich geringere Zyklenzahl (1000-1500 gegenüber 3000-4000 der LiFePO4 bei 80% Kapazitätserhalt), gleichzeitig wird sie aber immer im Bereich 80-100% SOC betrieben, was die Zyklenfestigkeit nochmals verringert. Die schädlichen Prozesse finden ja überwiegend im hohen Spannungsbereich statt, da hier schon nahe an den Zersetzungsspannungen der Elektrolyte operiert wird (siehe auch Vortrag Prof. Jeff Dahn: "Why do Li-Batteries die?").

Und eigensicher ist NMC auch nicht, da ein thermal runaway möglich ist aufgrund interner Sauerstofffreisetzung.

Zusammenfassung: Nicht alles was elektrotechnisch funktioniert, macht elektrochemisch Sinn!

LiFePO4 - NMC Verbund.png

rolfk am 10 Jul 2023 18:32:24

andwein hat geschrieben: Ob das Ganze auch von der Vollladung bis zur 10% SoC Entladung und wieder Vollladung bei unterschiedlicher Zellchemie/Zellparametern mit einem Gesamtbalancingsystem funktioniert müsste wohl noch getestet werden, oder?
Gruß Andreas


Das habe ich getestet, "balancieren" Entladen, laden.. passt.
Ist auch völlig logisch. Was rausgeht, geht auch rein.
Auuser LiFe und NMC hätten verschiedenen Ladeverlust. Kann aber nur minimal sein....

rolfk am 10 Jul 2023 18:35:20

thomker hat geschrieben:Hab mal vorsichtig mitgedacht: LiIon voll bei 4,2V, LiFepo bei um 3,6V
BMS auf LiFepo Balancing/Voll um 3,6V

thomker hat geschrieben:These: aus allen Zellen unabhängig der Chemie wird im seriellen Betrieb immer die gleiche Energiemenge entnommen und geladen, die kleinste Zelle bestimmt die Gesamtkapazität, soweit ist es bekannt.

Frage: Wieviel % ihrer Gesamtkapazität hat eine LiIon bei 3,6V.


Du hast eine Kleinigkeit übersehen - die Diode. Kleines Teil, grosse wirkung.

rolfk am 10 Jul 2023 18:49:22

Hier mal die Entladekurve, Spannung der Zellen.
Das ist von Hand aufgezeichnet bei 1 A Entladestrom, also bitte nicht meckern.
Und zwar die 4 Spannungen, die das BMS "sieht".

Zelle 1 bis 3 tsind LiFePo, Zelle 4 ist NMC.
Leider sind auch die Kapazitäten etwas unterschiedich - das macht die Sache für euch schwerer.

wurstel1.jpg


Es ist ziemlich logisch - Zelle 1 hat am meisten Kapazität, 2 und 3 gleich aber weniger, und noch etwas weniger hat Zelle 4. Naja, Zelle 2 und 3 sind auch am Ende, da kommt fast nichts mehr.


Wenn ja der Bereich voll bis 4,5 Ah nicht wäre, würde man den Kurven kaum etwas ansehen. Ausser ein bischen Kapazitäts unterschied.
Und zwar "Drift" - und was für eine . Dabei ist es garkeine..... ein kleines Lehrstück dafür, das "Drift" NUR bei der Ladeendspannung etwas aussagt.
Und weiter unten in der Entladekurve sagt es allenfalls was über die Kapazität.


Nun aber - wie sieht den die Spannung der NMC Wirklich aus ?

wurstel3.jpg


Zelle 4 und Zelle 4 Org sind die gleiche zelle, einmal die wirkliche Spannung, einmal die vom BMS gemessene. Die differenz ist ziemlich genau 0,57 V, insofern funktioniert das Ganze.

So, welchen Praxisnutzen das ganze hat, sehe ich momentan auch noch nicht - ich finde kein Problem für diese Lösung.
Ausser als Rätselaufgabe für Anfänger - oder als Verständnisübung für Fortgeschrittene.

cinzano01 am 11 Jul 2023 09:52:09

Das ist schon klar! Die Diode verzerrt die Spannung, die das BMS misst und zum Balancing verwendet. Die Diode trägt aber nicht den Arbeitsstrom, da parallel geschaltet. Insofern ist die reale Belastung der NMC so, wie ich beschrieben habe. Laut deinen Kurven sogar noch viel ausgeprägter.

rolfk am 11 Jul 2023 10:58:31

cinzano01 hat geschrieben:Das ist schon klar! Die Diode verzerrt die Spannung, die das BMS misst und zum Balancing verwendet. Die Diode trägt aber nicht den Arbeitsstrom, da parallel geschaltet. Insofern ist die reale Belastung der NMC so, wie ich beschrieben habe. Laut deinen Kurven sogar noch viel ausgeprägter.

Dem stimme ich nicht so ganz zu.
Das schaubild, das du gemacht hast, spiegelt nicht richtig wieder, dass die beiden verschiedenen Chemien schon gleichzeitig - gleichmässig ihre Ladung abgeben.
Der Bereich der LiIon ist nicht nur der schraffierte in deinem Schaubild. Die LiIon arbeitet im Bereich von 4,05 V bis 3,3 V, oben gehen etwa 15 % verloren, unten nochmal 10 % oder weniger. Das ist für eine LiIon eine sehr Lebensdauerschonende Betriebsart, die hohe Spannung wird vermieden.
Für die LiFe geht es bis 3,5 V, da kann man dislutieren obs etwas weniger sein sollte. Kann man mit der max Ladespannung einstellen, wie man will.

fschuen am 11 Jul 2023 11:42:30

Jetzt hat eine Li-NMC aber schon mal per se eine deutlich geringere Zyklenzahl (1000-1500 gegenüber 3000-4000 der LiFePO4 bei 80% Kapazitätserhalt)


Damit sprichst du in meinen Augen das Hauptproblem an. Auch wenn es bei unseren Batterien eher die kalendarische Alterung ist. Die NMC wird zuerst wegsterben, was im Verbund zu einer Tiefentladung führen kann. Ich würde die NMC nur mit einem passenden BMS für diese Zelle betreiben.

Gruss Manfred

rolfk am 11 Jul 2023 12:07:49

Dem Lebensdauer Problem der LI NMC widerspreche ich nicht. Aber das Thema ist für mich erst zweitrangig gewesen. Die Aufgabe war, auf die schnelle einen Akku für zu Hause , der nicht 4s in Li NMC sein durfte, wegen der Spannung. Und 4 LFP hatte ich nicht.
Ich sagte ja auch schon, ein ne technisch interessante Konstruktion ohne allgemeinen Nutzen... Außer als Diskussionsthema.

Und Ausbildungsobjekt.

rolfk am 11 Jul 2023 12:48:37

Jetzt hat eine Li-NMC aber schon mal per se eine deutlich geringere Zyklenzahl (1000-1500 gegenüber 3000-4000 der LiFePO4 bei 80% Kapazitätserhalt)

fschuen hat geschrieben:Damit sprichst du in meinen Augen das Hauptproblem an. Auch wenn es bei unseren Batterien eher die kalendarische Alterung ist. Die NMC wird zuerst wegsterben, was im Verbund zu einer Tiefentladung führen kann. Ich würde die NMC nur mit einem passenden BMS für diese Zelle betreiben.

Gruss Manfred

Manfred, das braucht man nicht. Die Zelle IST ja vom BMS überwacht, das ist der Gag. Durch die Spannungsanpassung arbeitet die Zelle als Zelle 4 im BMS, mit den Grenzen der anderen Zellen. Und notwendigerweise ist deren Kapazität auch etwas größer ( man kann den Spannungsbereich nicht ganz ausnutzen), deswegen schlägt eine Kapazitätsverkleinerung auch nicht so durch.
Naja, und wenn sie wegstirbt - alles ( auch die LFP) sind Schrottzellen, die zu schlecht für einen ordentlichen Akku sind. Sie arbeiten alle im "Aftersalesmarket".

Ich werde mir jendenfalls den Spaas machen, den Akku ( mit einer auf 50 Ah vergrößerten LiIonzelle) laufen zu lassen.

rolfk am 07 Aug 2023 11:18:57

Kleine Statusmeldung, die neue LiIon Zelle ist aufgebaut, eingesetzt und balanciert. Jetzt kommt das Ding zum Einsatzort.

rolfk am 19 Aug 2023 19:03:03

Screenshot_20230819-190933.png

Erste Erfahrung: läuft ganz normal.
Nur der Verlauf der Zellspannung ist..... Spannend.

Das ist ein korrekt top balancierten Akku, 70 % SOC.

rolfk am 24 Jun 2024 10:49:11

So, das Dings arbeitet jetzt seit einem Jahr als.... Power Bank. Zum Handyladen, und für den Afu Transceiver. Gespeist von einem 20 W Solarpanel.

Alles problemlos. Einzige Neuigkeit: LiIon hat mehr Selbstentladungsverluste als LiFePo. Dadurch etwas Balancerbedarf. Aber die 30 mA des BMS genügen.

rolfk am 13 Nov 2024 11:05:51

Mal wieder ein paar neue Gedanken dazu.
Ich habe mittlerweile 2 Reservezellen für einen neuen Akku. Die stehen leider nur herum, was nach neuen Erkenntnissen nicht Lebensdauer förderlich ist.
Außerdem eine weitere Schrottzelle wie die erste Zelle im Block.
Das werde ich integrieren.

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