Auswirkung der LiFePo4-Ladung unter unterschiedlichen Bedingungen

[Andreas Friesecke]

Hintergrund:
Ich habe insgesamt 22 Zellen. 16 stehend unter der "Motorhaube" und 6 hochkant liegend untem Sitz. Unter dem Sitz ist auch das Ladegerät, welches Wärme erzeugt.

Es wurde eine Initialladung mit parallelgeschalteten Zellen durchgeführt. Danach ca. 5 Mal nachgeladen ohne Balancer. Keine Überladung sondern Ladung des Strangs bis 80,5V und dann aus.

Beim ersten Balancing (ohne Sitzabdeckung, also auch ohne Wärme) habe ich gesehen, dass die 6 Zellen unterm Sitz deutlich länger balancen als die unter der Motorhaube. Das heißt, sie sind voller.

Liegt das...
- an der hochkant liegenden Montage... oder
- an der möglichen Erwärmung der Zellen?

Gruß
Andreas

 

[Andreas Friesecke]

Hallo Andreas,

Temperaturdifferenzen machen sich stark bemerkbar. Du hast in dem anderen Thread geschrieben das die Zellen unterm Sitz (die ja eh eine andere Temperaturschwankung haben) auch noch die Wärme des Laders abbekommen.

Ich habe in meinem KEWET 17 x 180AH LiFePo alle vorne unter der Haube.
Sie sind verteilt in einen 9er einen 7er Block, und eine nachgerüstete Zelle habe ich hochkant liegend über den Blöcken montiert. Alle sind mit Einzelspannungsanzeige versehen.
Meine Beobachtung: Morgens, nach kühler Nacht befindet sich die liegende Zelle im Mittelfeld der Einzelspannungen. Das gilt sowohl unter Last als auch in Ruhe wobei die Differenzen in Ruhe marginal sind. Nach der Fahrt zur Arbeit (~60AH entnommen) ist das immer noch so. Das Fahrzeug steht dann auf dem Parkplatz und am Nachmittag kann ich die Wirkung der Sonne merken. Während der 9er und 7er Block keine großen Unterschiede im Verhalten der Zellen zueinander zeigen, ist die Einzelzelle auf einmal die Stärkste geworden obwohl sich am Energieinhalt ja nichts geändert hat. Diese Beobachtung ist absolut wiederholbar. In der Momentaufnahme sieht es also so aus als würde die Zelle aus dem Ruder laufen, längerfristig betrachtet stimmt das aber nicht.

Ich denke es macht jetzt absolut keinen Sinn diese Differenz jedes Mal herausbalanzieren zu wollen, da das Ergebnis sozusagen Tageszeitabhängig ist. Aus diesem Grund balanzier ich einmalig nachdem das Fahrzeug länger unter Dach gestanden hat und fahre dann erstmal bis mir die Zell-Drift wieder zu groß wird.

Gruß
Horst

Hi Horst,

interessant, dass es auch bei Dir die liegende Zelle ist ;-)
Ich hatte keine Sonne, keine Belastung durch Fahren... Das Fahrzeug stand eine woche still und vollgeladen rum, bevor ich die Balancer eingebaut habe. Die Nachladung war ca. 1 Minute mit 30A und dann ging der erste Balancer an.

Hmmmm... Das mit der Sonne kann ich bei Dir aber auch nachvollziehen...

Gruß
Andreas

 

[Alfons Heck]

Hallo Andreas,
[quote Andreas Friesecke]ca. 5 Mal nachgeladen ohne Balancer. Keine Überladung sondern Ladung des Strangs bis 80,5V und dann aus.
Beim ersten Balancing (ohne Sitzabdeckung, also auch ohne Wärme) habe ich gesehen, dass die 6 Zellen unterm Sitz deutlich länger balancen als die unter der Motorhaube[/quote]
warum läßt Du die Balancer nicht bei jeder Ladung mitlaufen? Sie verhindern doch das Überladen einer Zelle (solange der Balancer nicht überfordert ist) und sorgen somit dafür das am Ladeende alle Zellen gleich stark geladen sind. Ohne Balancer laufen die Zellen am Anfang minimal und mit jeder Ladung stärker auseinander und dann hast Du doch ein echtes Problem. Die Zellen die schneller geladen sind werden übeladen und die anderen werden nicht richtig voll. Jetzt mußt Du eigentlich von Hand balancieren oder eben eine Intitialladung durchführen um wieder alle Zelle auf ein Level zu bekommen.
Die Einbaulage soll den Zellen egal sein; soweit ich da Informationen aus dem Netz gefunden habe. Stark unterschiedliche Temperatur beim Laden/Entladen wird sicher zu einer Schieflage der Zellen führen.


Gruß
Alfons.

 

[Andreas Friesecke]

warum läßt Du die Balancer nicht bei jeder Ladung mitlaufen?

Sie waren einfach noch nicht fertig zusammengelötet ;-)
Ab jetzt laufen sie immer mit.

Gruß
Andreas

 

[R.M]

Hallo

Wie lang sind die Leitungen zwischen den Zellen, wenn sie länger sind dann gibts Probleme.

Hab auch länger danach gesucht aber seit ich die Akkus mit der längeren Zuleitung mit größerem Querschnitt verdrahtet hab gehts.

Also im EL die 20cm mit 25 mm² und die 70cm mit 70mm²

Ist meines Erachtens auch verständlich du hast mit dem Kabel ja jeweils einen Vorwiderstand vor jeder Zelle, wenn die nun verschieden groß sind dann fällt am größeren auch mehr Spannung ab und diese Zellen die daan hängen brauchen länger bis voll.

Gruß

Roman

 

[RalfZ]

[quote R.M]Ist meines Erachtens auch verständlich du hast mit dem Kabel ja jeweils einen Vorwiderstand vor jeder Zelle, wenn die nun verschieden groß sind dann fällt am größeren auch mehr Spannung ab und diese Zellen die daan hängen brauchen länger bis voll.[/quote]
Die Zellen sind doch alle in Reihe geschaltet. Das bedeutet daß durch alle Zellen der gleiche Strom fließt. Die Leitungswiderstände addieren sich zu einem Gesamtwiderstand wobei es völlig egal ist wo jeder einzelne Widerstand sitzt.
Weniger Widerstand ist besser - aber der Widerstand wirkt sich nicht selektiv auf einzelne Zellen aus.

Ralf

 

[R.M]

Hallo

So hab ich auch erst gedacht, das Problem ist nicht der Strom sondern die Spannung, die teilt sich auf auf die Zellen und die Widerstände. du mußt den Innenwiderstand der Zelle und des Kabels berücksichtigen.

Wenn man das rechnet dann sieht man daß einer Zellengruppe die an einem längeren Kabel hängt insgesamt weniger Spannung anliegt als bei einer gleichgroßen Zellengruppe mit kurzem Kabel.

Das gibt sich zwar wenn der Strom zurückgeht aber das dauert und die Balancer der anderen Zellen müssen lange was verbraten.

Gruß

Roman

 

[Jan-EL]

Moin Roman

Auch das trifft nicht zu. Wenn die Leitungen zu große Widerstände haben
dann fällt an den Leitungen Spannung ab, abhängig vom Strom. Die übrige
Spannung verteilt sich auf die Zellen immer gleich, egal ob die zu dünne
Leitung vorne, hinten oder in der mitte ist. Wie Ralf schon sagte, das ist
eine Reihenschaltung.

Wenn gegen Ende des Ladevorgangs die Ströme kleiner werden, werden
auch die Spannungsabfälle in den Leitungen kleiner.

U = R * I

Wenn mehrere Widerstände vorhanden gilt

U = ( R1 + R2 + R3 ..) * I

U Spannungsabfall in Volt
R Leitungswiederstand in Ohm
I Strom in Ampere

bis denne
Jan

 

[R.M]

Hallo

Du teilst eine fixe Spannung auf in 16 Zellen und 17 leitungen, der Spannungsabfall ist proportional den Widerständen, also werden die Zellen unterversorgt die an einem langen Kabel hängen.

Wers nicht glaubt kanns ja nachmessen, 100mv Spannungsabfall auf einem langen Kabel reichen schon.

Einfacher ists wenn man sich vorstellt jede Zelle hat einen Vorwiderstand, und wenn der unterschiedlich ist dann ist auch die Spannung an der Zelle unterschiedlich.

Gruß

Roman

 

[RalfZ]

[quote Andreas Friesecke]... Und Ralf hat recht...[/quote]
So liebe ich Diskussionen...! ;-)

 

[Uuoudan]

Hallo Roman.
Ich gebe dir Recht.
Es zählen bei der Serienschaltung der Zellen (ohne Balancer) nicht die rechnerisch eingeladenen Ah.Die sind natürlich bei allen Zellen gleich.Als Ladung zählen die Wh (Kwh).Die ist bei Spannungsabfall am Vorwiderstand (Zuleitung,Polschuhübergangswiderstand) natürlich geringer als bei niederohmig in der Kette adaptierten Zellen.
Bin während des Schreibens allerdings gerade leicht unsicher geworden.
Ich muss nochmal in Klausur.
Gruss
woti
Nachtrag: Akkus haben keine Zénerdiodencharakteristik.

 

[R.M]

Hallo

Ich wusste auch nicht wie ich es besser erklären könnte daher noch mal ein Versuch,

Sobald einige Zellen voll sind begrenzen die Balancer die Spannung, dann spielen die Leitungswiderstände ein Rolle da die Ladeschlußspannung vom Ladegerät ja vorgegeben ist.

Der Spannungsabfall wird durch den ja nun hoffentlich begrenzten Strom weniger aber eine Zelle wird den kürzeren ziehen.

Richtig interessant wirds wenn die Balancer nicht mit dem Ladegrät reden, dann kann der Balancer nicht den gesamten Strom verbraten, er geht entweder kaput wenns ein billiger ist oder begrenzt den Balancierstrom und die Zellenspannung steigt weiter.

vor dem Defekt dieser Zellen schützt nur die hohe Spannungsreserve der Zellen und die begrenzte Ladeendspannung des Ladegeräts.

Also wenn z.B. 2 Zellen auf 3,75 Volt wären dann fehlen schon satte 300mV für die restlichen.

Jetzt wirds hoffentlich verstanden sonst mach ich noch ne Zeichnung.

Gruß

Roman

Gruß

Roman

 

[Andreas Friesecke]

Hallo Roman,

neeee, nicht verstanden.
Ich kann Wotans Idee nachvollziehen, dass der spannungsmäßig vollere Akkus mehr Wh aus dem Ladegerät lutscht. Aber meiner Meinung nach ist die Kapazität eines Akkus immer noch in Ah anzugeben und nicht in Wh. Und die eingeladenen Ah sind in allen Akkus immer die gleichen.

Standard-Balancer shunten den Strom, in dem sie einen Teil des Ladestroms in Wärme umwandeln statt ihn durch den Akku zu lassen. Dadurch wird der entsprechende Akku weniger stark geladen. Je nach Ladestrom steigt die Sapnnung an diesem Akku weniger stark an oder fällt sogar ab.

Ich bin der Meinung, dass hier Abfallen angesagt sein sollte (also Ladestrom < Balancerstrom), damit der Ladestrom wieder höher werden kann und die verbleibenden Zellen schneller voll werden.

Was das alles mit den Kabelwiderständen zu tun haben soll, ist mir nach wie vor nicht klar und meines Erachtens auch nicht relevant.

Gruß
Andreas

 

[Bernd Schlueter]

Ich habe Romans Überlegung verstanden und überlege schon die ganze Zeit, wie man ein einfaches BMS baut, dass vollkommen ausgleicht. Ich denke, Geros ist ein solches, aber aufwendig und ich habe da noch ein paar Bedenken.
Ich will bei meinem Vielfach-Ausgleichslader geringe Spannungsunterschiede akzeptieren, maximal 100mV, aber nicht 300mV, die Roman zu Recht reklamiert. Noch fehlt mir der Spielplatz dafür. Ein geigneter wäre der Ersatz der Bleibatterie im Saxo durch vier Lifepos, die ich dann bewusst ins Ungleichgewicht bringe...
Mein Konzept ist das alte, mit dem ich auch unterschiedlichste Akkus balancieren wollte, auch während der Fahrt.
Ich erwarte keinerlei negative Effekte. Keine empfindlichen Mikoprozessoren, wenige, robuste Bauelemente. Jede spannungsbegrenzte Ladetechnik anwendbar.