Batterie-Simulation

[Richard Scheffenegger]

Hi!

Mich würde interessieren, ob hier jemand ein Tool kennt, mit dem man das Langzeit-Verhalten von Batterien simulieren kann, und zwar im Verbund als recht große, serieller Strang von bis zu 240 Einzelzellen.

Besonders würde mich interessieren, ob es besser ist, mehrere solcher Stränge nur "oben" und "unten" zu verbinden, oder auch zusätzlich noch alle 6-12 Zellen, also wo das bessere Langzeitverhalten erreichbar ist.

Danke,
Richard

 

[Georg Schütz]

Ich würde soviel Zellen wie irgendmöglich parallel schalten. Denn dann wird eine schwächere Zelle von einer stärkeren gestützt und man senkt das Risiko einer Tiefenladung.

 

[Richard Scheffenegger]

Das ist im Prinzip richtig; nur wie ist das reale Langzeitverhalten. Wenn man zB immer 3 Einzelzellen parallel schaltet, wie kritisch sind unterschiedliche Innenwiderstände wenn man 1 Mio Micro-Zyklen [< +- 250 As] betrachtet, sowie die leicht unterschiedlichen Kontaktwiderstände. Gleichen sich die über derartige Zeiträume aus, oder laufen die Zellen auseinander...

Langzeit-Erfahrungen mit der massiv-parallelen LiIon Batterie hat ja auch AC Propulsion (noch) nicht gesammelt.

Was passiert, wenn eine der Zellen einen Kurzschluß fabriziert, reicht es, diese Zelle / Modul zu tauschen, oder ruiniert so ein Event alle parallel geschalteten.

Dies sind die Fragen deren Beantwortung ich versuche...

 

[Georg Schütz]

Mehrere elektrisch parallel geschaltete Zellen verhalten sich im Prinzip, so wie eine Große. Sie bilden elektrisch gesehen eine große Batterie mit vergrößerter Oberfläche. Sie haben alle die gleiche Spannung und können auch nicht auseinanderlaufen.

Wenn eine einen Kurzschluss hat, entladen sich allerdings die übrigen an dieser Zelle, heiß werden dabei alle parallel geschalteten, man müsste dies durch ein schlagartiges Abfallen der Leerlaufspannung um 1,2V bemerken. Wenn man dann weiter fährt, kann es passieren, dass die Zellen umgepolt werden - in der Tat eine schwere Schädigung, die das Austauschen erforderlich machen kann.

Beim erneuten Laden wird allerdings nur noch die kurzgeschlossene Zelle warm. Hier erkennt man den Defekt wieder daran, dass man die Endspannung um 1,2V verfehlt. Wenn die intakten Zellen nicht umgepolt wurden, besteht eine berechtigte Aussicht, dass diese Zellen noch funktionsfähig sind. Allerdings muss man sie dem Ladezustand der anderen anpassen - ihnen wurde ja viel mehr Strom als den übrigen entnommen - sonst kommt es beim nächsten Zyklus zu Tiefentladung mit Umpolung.

 

[Richard Scheffenegger]

Hi!

Danke für die rasche Antwort...

Leider habe ich in meiner allgemeinen Frage natürlich nicht erwähnt, daß es sich um NiMH und nicht Pb handelt. Die kleinste Einheit, die ich verbinden kann, sind leider auch je 6 Zellen und nicht Einzelzellen...

Daher nochmal die Frage, ist eine "Leiterartige" oder "Totale" Verschaltung langfristig (wie erwähnt, 1 Mio Mikrozyklen von je etwa 250 As ) günstiger. Welche Ströme kann man auf den "Sprossen" erwarten, bzw welchen Leiterquerschnitt sollte man da einhalten, wenn er anders / kleiner sein kann, als der auf die "Haupt-enden"?

Richard

 

[Georg Schütz]

Diese Ströme dürften nicht sehr hoch sein, da die parallel geschalteten Batterien ja ständig ausgeglichen sind. Fließt ein kleiner Strom, steigt sofort die Spannung der schwächeren Zelle und die stärkere Zelle sinkt in der Spannung ab.

Daher sollten für die Sprossen 1,5 bis 2,5mm² reichen.

 

[reinhold]

Hallo!
Dies Konfiguration sehe ich als problematisch an; der Ladewirkungsgrad ist schlecht; es muss dauernd eine Ausgleichsladung vorgenommen werden;
Die Anwendung klingt nach "Prius"?
Es muss darauf geachtet werden dass die Batterie in engen termischen Kontakt ist sonst haben die Zellen unterschiedliche Spannungen.
NMH-Zellen haben nach meinen Erfahrungen eine geringe Fertigungstechnische streueng<5% trotzdem sollte ein 100% Wareneingangstest vorgneommen werden bei dem die einzelenen 6er Packs geprüft werden.
Aussderm wird dadurch eine egalisierung der Ladezustände gewährleistet.
Du könntest auch mal direkt bei einem Batterieherstellen anfragen, ich hätte da Kontakt zu einem entwicklungsingenieur von "GP"
Tschau
Reinhold