Lipos im Winter

[Anonymer Teilnehmer]

Ich fahre meinen Hotzi nun seit dem Frühjahr. Die damals frisch eingebauten Lipos haben bisher ihre Arbeit ohne zu murren erledigt. Nun kommt langsam der Winter und sie brechen (Bei Last ca. 2,90 - 2,96 Volt) ein. Da die Kapazität für mich auch bei einbrechenden Zellen immer noch vollkommen ausreichend ist, frage ich mich nun, soll ich die Batterieheizung benutzen oder nicht? Ist es schädlich für die Zellen wenn sie im Winter nicht geheizt werden oder ist es den Lipos vollkommen egal? Auf was sollte man im Winter bei der Behandlung der Lipos achten?

Her mit Eurem Wissen....

Gruß Chris

 

[Bernd Schlueter]

Unterspannung ist auf jeden Fall schädlich. Du benötigst eigentlich eine sichere Spannungsbegrenzung nach unten, die nicht einfach abschaltet, sondern die Leistung entsprechend nach unten begrenzt. Dann merkst Du schon, ob die Batts noch bei Kälte funktionieren. Im Übigen erhitzen sie sich relativ schnell, wenn die vollen Batterien auf 3 Volt heruntergezogen werden.

 

[Sascha Meyer]

Moin Chris,
dein Zellenverhalten ist normal. Im letzten Winter, als ich noch keine Erfahrung hatte und ausser Tomfe wohl kaum einer damit gefahren ist, war ich auch arg erschrocken. Man faehrt halt im Winter anders als im Sommer und belastet die Zellen nicht so stark.

Deine Frage ist eine sehr gute, naemlich dahingehend, ob eine Belastung im kalten Zustand selbigem schadet. Ich hab mich mal kurz mit Gero darueber unterhalten. Er meinte, dass bei kalten Zellen die Belastung nicht so schlimm ist und man die LiPos dann auch tiefer entladen koennte. Auch mit Zelltemperaturen unter 0°C ist er wohl schon gefahren.

Ich persoenlich tippe mal darauf, dass du die Heizung verwenden solltest. Laedt man die Zellen bei zu tiefen Temperaturen, verhalten sie sich anschliessend immer noch sehr weich. Ich heize meine Dingerchen vor dem Laden nach Moeglichkeit ordentlich hoch (auf 25°-30°C).

Ich bin gespannt, was Tomfe empfiehlt.

Viele Gruesse aus dem Saarland, Sascha

 

[inoculator]

Hallo Chris,

Vorweg: ich fahre keine Li Zellen. Meine Erfahrung basiert nur auf dem, was im Forum diskutiert wird, ich beim Modellfliegen erlebe und was ich einmal über Elektrochemie gelernt habe.

Zunächst mal die Eckpunkte:
Forum:
Es wurde Anfang 2009 -wo es so Popo-Kalt war; darüber geschrieben, daß die LI-Zellen plötzlich nur noch 50% der Reichweite hatten.
Modellfliegen:
Eine kalte LI wird vom Regler bereits nach 2 bis 3 Minuten Last abgeworfen. Heißt kein Motor mehr, nur noch Servos. Sobald das Packet den zweiten Zyklus macht, oder in der Box auf etwa 20°C gebracht wurde, sind auch wieder die Vollen 6 bis 10 Minuten Vollgas drin.
E-Chemie:
Kaltes Leitermaterieal ist zunächst einmal leitfähiger. Das bezieht sich auf die aktive Masse, wie auch auf die Isolierschichten. Bei LI kommt mit dazu, daß die Trennschicht "pseudo"-Aktiv ist.
Wird eine bestimmte Spannung an der Isolierschicht unterschritten, greifen die Ladungsträger in die aktive Masse und zersetzen sie. Umgekehrt zersetzt sich die Isolierschicht, wenn eine bestimmte Spannung überschritten wird. Das hat zunächst einmal nicht direkt mit der Temperatur zu tuen, jedoch hast Du ja schon selber geschrieben, daß die kalten Zellen schneller in der Spannung zusammenbrechen. Ergo: o.g. Effekt kommt früher.

Aus Berichten (1), Erfahrungen (2) und Wissen (3) bleibt also nur der Schluss, daß die LIs im Winter geheizt werden müssen.

Das Schwierige ist, wann müssen die Zellen beheizt werden?
Hier kommt ein wenig mein Bauchgefühl:
Vor dem Fahren auf etwa 15°C vorheizen.
Beim Laden und beim Fahren bekommen die LIs ihre Wärme durch den Innenwiderstand.
Allerdings kühlen sie natürlich nach dem Laden wieder aus. Da LIs nicht, wie NICD, erst unmittelbar vor der Fahrt galaden werden sollen, sondern lieber mindestens auf 80% gehalten werden sollten, bleibt es also nicht aus, das der geladene Akku dann ein paar Stunden rumsteht, bevor es zum nächsten Fahren kommt.

In der Praxis:
Stehe ich an meinem Ladehalt und kenne die Abfahrtszeit, so kann ich die Heizung über eine Zeitschaltuhr "vorglühen" lassen.
Stehe ich aber zum Beispiel auf dem Parkplatz meines Arbeitgebers, wo ich keine Steckdose habe, so ist es nach 8 Stunden schon etwas schwieriger. Hier müssten halt doch wieder Steckdosen gestellt werden.

Überigens in Finnland sind die Steckdosen auf der Arbeit nicht nur wegen der Elektroautos so häufig, sondern weil die Finnen auch an Ihren Stinkern elektrische Standheizungen haben.
Die Parallelen sind doch manchmal verblüffend.

Ich hoffe zur Verwirrung ebigetragen zu haben

Carsten

 

[SteWi]

Da die Fragen zu Akkus öfters vorkommen, habe ich mal die ausführlichen Thundersky-Blättchen von 2007 durchgeblättert. Wenn es Thundersky-LFP-Akkus sind:
Die untere Entladegrenze bei 25° ist 2.5V, bei -35° sind es 1.5V. Max. konstanter Entladestrom bei 25°: 3C, bei -35° 1C.

Dummerweise sagt das Datenblättchen nicht, ob die Spannungsuntergrenzen die Leerlaufspannungen sind oder unter Last angegeben sind. Anhand weiterer Diagramme aus den Datenblättern würde ich vermuten, dass es Angaben unter Last sind - damit ist man auch bei Kalkulationen auf der sicheren Seite.

Aus neueren Datenblättern ergibt sich weiterhin, dass die Akkus einiges weniger an Kapazität bei Kälte zur Verfügung stellen. Bei max.1C-Last und Temperaturen um 0° ist meine Erfahrung, dass nur ca. 70-75% der Kapazität entnehmbar/vorhanden ist. Hinzu kommen die höheren Spannungseinbrüche bei Kälte, die schon bei 50% der "Sommerkapazität" bei 1C ziemlich heftig sind und die Zellspannung auf 2.5.V herunterbringen.
Meine Zellen bin ich auch bei 2-stelligen Minustemperaturen gefahren. Hat denen im Verlauf von einem Jahr nicht geschadet.

Ableitung:
- Die C-Last sollte man bei Kälte geringer halten
- Wenn man denn meint, ein BMS mit Unterspannungssignalisierung zu benötigen: das macht nur Sinn, wenn es temperaturkompensiert unter Beachtung der gerade anliegenden C-Last arbeitet.
- Strombegrenzung: das wäre vielleicht dann sinnvoll, wenn sie temperaturabhängig arbeiten würde, und abhängig von der Batterietemperatur zwischen 1C-3C abriegelt.
- Ersetzt man in einem ursprünglich für Blei ausgelegtem Fahrzeug jeden 12V-Bleiakku durch 4 LFPs, sorgt die unveränderte Steuerelektronik des EV dafür, dass man im Winter nie die zulässigen Spannungsuntergrenzen der Zellen erreichen kann. Eine "seriöse" Elektronik riegelt spätestens bei 9.6V pro 12V-Bleiblock ab, eher früher. Macht dann 2.4V pro Lithiumzelle, was bei 0° mehr als ausreichend Reserven gegen Tiefenladung bedeutet, aber ebenso dazu führt, dass das Fahren erheblich weniger Spaß macht, weil man beim Gasgeben immer mit einem Auge auf den Spannungsmesser schielt
- Betrachtet man den Spannungsverlauf der Zellen bei sommerlichen Temperaturen, so stellt man fest, dass die Zellen erst auf den letzten 5-10% ihrer Kapazität in der Spannung einbrechen, aber dann heftigst steil. Vorwarnzeit, um die nächste Steckdose zu erreichen, bleibt dann kaum. Um Unterspannung einer einzelnen in der Kapazität schwächelnden Zelle zu verhindern, reicht es, den Akkupack nicht viel weiter als 80% seiner Nennkapazität leerzufahren (auch der Lebensdauer zuliebe) und die Zellen lediglich bei Laden zu balancieren. Sollte eine Zelle trotz der selbst auferlegten 80% sterben, dann war sie sowieso schon angeschlagen und gehört ausgetauscht - spätestens im nächsten Ladevorgang hätte sie sowieso zu Störungen geführt.

 

[Manfred aus ObB]

[quote chrispeter_pdm]

Die damals frisch eingebauten Lipos haben bisher ihre Arbeit ohne zu murren erledigt. Nun kommt langsam der Winter und sie brechen

[/quote]


klein Anmerkung nur

da hier viele mitlesen die Nix schreiben sondern nur eventuell Schaden von sich wenden
wollen in Zukunft, wärs meiner Meinung gut das Akkugemisch anzugeben und nicht pauschal

Lipos weil sich LiFEpos eventuell anders verhalten als Kobalt

letztlich liest sich für Laien das so wie wenn Einer schreibt wie Verhält sich Flüßigkraftstoff
im Winter, darauf einer Einer schütt Benzin in Diesel.

Tja was würd in den Fall der Benzinerfahrer machen?

 

[Bernd Schlueter]

1 Volt Spannung unter Last, das hieße, man dürfte aus den Zellen bei -10 grad so viel Leistung herausholen, wie nur möglich. Die größte Leistung dürfte man dann aber bei minimal 1,5 Volt herusholen. Das Cityel hat auch dann längst abgeschaltet. Mein Saxo noch viel früher. Sprich, Lithiumbatterien wären gerade im Winter unzerstörbar. Mehr als 1 C kommen bei Kälte eh nicht heraus. Das gilt für Birnen, nicht für Radis.

 

[SteWi]

Ich habe hoffentlich nicht 1V geschrieben? Die 1.5V gelten bei -35°, ebenso sollen die Zellen laut Datenblatt bei -35° nicht mit mehr als 1C belastet werden (auch wenn mehr ginge und auch tatsächlich geht).
Aufgrund der Controllerabschaltung bei Unterspannung ist es in der Tat so, dass man die LiFePo4s m.E. im Winter nicht oder nur grob fahrlässig mittels Unterspannung ruinieren kann.

Zur Abgrenzung: gilt alles nur für LiFePo4 von Thundersky, nicht Lithium-Mangen oder Lithium-Cobalt oder ...

 

[Tomfe]

Moin moin,
allerseits,
SteWi hat es ganz gut getroffen !
Da kann man eigentlich nichts hinzufügen.

Ich Fahre ja mit den Thundersky 90 Ah (die gelben) jetzt in den 2ten
Winter, mir reicht es ( Fahrtechnisch ) wenn die Zellen ca.15 Grad haben,
das erreiche mit der CC Batterieheizung und dem MEG Lader, es kommt dann halt
auch immer so ein bischen drauf an , was ist rausgefahren.

Sascha , ich würde die Dinger nicht immer auf 30 Grad heizen (auch wenn es
Laune macht dann zu Fahren ).

Gruß Tom.

 

[Sascha Meyer]

Moin,
wieso nicht immer hochheizen? Erwartest du da irgendwelche negativen Auswirkungen?

Viele Gruesse aus dem Saarland von einem, der ab heute 34 Tage Resturlaub abfeiert, Sascha

 

[Anonymer Teilnehmer]

Erstmal vielen Dank für die Infos. Einiges war für mich neu.

Meine zwei Blöcke von Thundersky 40 Ah werden über ein BMS gesteuert. Dieses ist auch mit Temperaturfühlern versehen. Bei Unterschreitung von 2,80V fängt das System an zu piepen. Das ist bisher aber noch nicht passiert. Ich achte darauf, daß die Zellen immer schön voll geladen sind.

Die Batterieheizung werde ich wohl nun doch mal testen. Bisher weiß ich nicht genau, ob sie funktioniert.

Ich hoffe, daß ich mal demnächst ein anständiges Ladegerät bekomme. Bestellt sind sie bereits seit Monaten, aber irgendwie bekomme ich keines davon :-( Na ja, ist ein anderes Thema.

Gruß Chris

 

[Tomfe]

34 Tage Resturlaub ! ? Ist ja wohl der HAMMER !
Ich habe noch 4 Tage.

Zu den Thundersky , erst sollten die im Winter gar nicht Beheizt werden, nun
ist man im allgemeinen der Meinung leicht ( also 15 Grad oder so ) wär nicht
ganz Verkehrt.
Sascha du weißt doch frag 5 Leute danach und du bekommst 7 verschiedene
Antworten. In dem Sinne einen schönen Urlaub Wünsche ich dir !

Gruß Tom.

 

[HolzOnkel]

...ich hab 68... bin aber auch behämmert...

 

[Bernd Schlueter]

Niemand weiß was Genaues. Deshalb sollten wir ihn befragen.
Niemand weiß das sogar ganz sicher, zum Beispiel, dass es bei niedriger spannung im Lithiumakku Reaktionen gibt, die nicht mehr rückgängig zu machen sind. Das ist nicht gerade das, wovon Akkuliebhaber träumen.
Aber, die Reaktionen laufen langsamer ab. Zeit ist da wohl der entscheidende Punkt, man hat mehr Zeit bei Kälte. Belastungsspitzen treten meist nur kurz auf, und da kann es sein, dass ein kurzer Berg, bei dem die Spannung mal für einige Sekunden bis 1 Volt einbricht, dem Akku nichts ausmachen. Keinesfalls, diese These stelle ich jetzt einmal auf, darf die Spannung im unbelasteten Zustand unter 2,5 Volt, oder welche Grenze auch immer genannt wird, bleiben.

Ich stelle fest, die tiefgreifenden , langfristigen Veränderungen treten im Winter nicht im Minuten, sondern im Stundenbereich, wenn nicht Tagen, auf.

Also, ich würde nach einer Tiefentladung, auch im kalten Winter, sofort die Feuerwehr rufen und, so schnell es geht, an die Steckdose gehen.
Entladen bei 1 Volt und bitterem Frost stehen lassen, ist mit Sicherheit falsch und keinesfalls gemeint.

Also, ich stelle fest, das Regelwerk für Lithium ist noch immer etwas chaotisch.

 

[Manfred aus ObB]

[quote Sascha Meyer]


wieso nicht immer hochheizen?
[/quote]


Hmmm


Hochheizen ist bei mir 30° + und das Gefühl von Südsee und Hullamädchen
kostet Geld, Energie und Lebensdauer


Warmhalten irgendwo so um 10 ° kostet weniger Energie und wenn gut gemacht
die Ausicht auf ein langes Leben

 

[Max E.]

Vielleicht muss man allgemein Unterscheiden zwischen der Spannung, die an den Batteriepolen ankommt und der Spannung im Zell-Inneren.
Im Winter geht nur mehr Spannung wegen des höheren Ri verloren. Das bedeutet nicht, dass sich der Akku schon intern selbst auffrisst.

Manche Hersteller geben sogar nur 2V Entladespannung an, andere 2.5V. Trotzdem nennen sich beide LiFePo-Akku.

Meine Meinung dazu: der Akku darf ruhig gequält werden. Die angegebenen Zyklen erreichen die meisten doch nicht. Vorher stirbt der Akku an Altersschwäche. ( Shelflife 5 Jahre? )

Mein E-max "Pingping" Akku hat von den anfänglichen 20Ah noch 16Ah bei merklich schlechterer Spannungslage. Der wird im Frühjahr 2 Jahre alt. Davon hat er ein Jahr nur rumgestanden.

Gruss
Olaf

 

[Bernd Schlueter]

Ja, Olaf, das ist eine wichtige Information. Die Zeit ist also ein wichtiger Faktor. Zwei Jahre, 20% Verlust. Nächstes Jahr wissen wir, ob sich die Entwicklung beschleunigt oder ob die Alterung einer Exponentialfunktion folgt...
Aber, sind die Pingpings Lifepos?

 

[Max E.]

Ja, das waren die ersten LiFePos in Suppentütenformat. Die Belastung im Roller war auch nicht gigantisch, da ich 2x 20Ah parallel drin hatte.
Der damals niedrige Preis lässt mich aber vermuten, dass die Tüten schon vor dem Verkauf länger gelegen haben. Ich habe direkt nach dem Kauf natürlich keinen Kapazitätstest gemacht, sonst wäre die 20% Aussage etwas fundierter.
Es liegt an der Natur der Sache, dass der Verfall der Akkus exponential erfolgt, es sei denn man reduziert die Belastung. ( In meinem Fall von 1.5kW auf 1kW )

Ich gehe davon aus, dass ich die Akkus im Roller nicht mehr gern fahren würde. Die Spannung bricht jetzt bei meiner 1kW-Clio Heizung auf 47 Volt zusammen. Das sind locker 5 Volt weniger als am Anfang.
Aber es ist ja auch kalt morgens.
Olaf