Lithium Mangan mit LiFePo4 kombinieren ? - Elektroauto Forum

Lithium Mangan mit LiFePo4 kombinieren ?

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omitreligion

Aktives Mitglied
26.02.2011
371
Hallo,

ich fahre in meinem Volta-Camionette einen Lithium-Mangan-Akku mit Sony Zellen (die einzigen die kein BMS brauchen und sind hochstromfähig bis 10c). Den will ich mit einem LiFePo4 Akku kombinieren, z.B. den überall gebräuchlichen Winston Zellen. Das besondere am Mangan-Akku ist, dass er in Packs zu 48 Volt gesplittet ist und die 115 Volt auf 440 Volt fürs Twike umgestöpselt werden können und habe damit einen bequem tragbaren Wechselakku(!) Immer Sommer fahre ich Twike, im Winter fahre ich mit dem Volta herum. Bin wahrscheinlich der einzige der sowas hat. Nur, 60 ah sind im Volta etwas wenig (ca. 30km Reichweite, weil der Motor wohl ziemlich uneffizient ist, ist nur ein einfacher Reihenschlußmotor) und zwar können die Li-Mn Akkus die etwa 4-5c Spitzenbelastung ab (bis zu 300 Ampere werden gezogen, Durchschnitt etwa um die 150 Ampere) aber mit so hoher Belastung halten sie eben auch nicht so lange wie sie könnten, wären sie nur mit 1-2 C belastet.

LiMn 115 Volt bei 4,1 Volt pro Zelle, 60 ah
Als Ladegerät habe ich ein mir unbekannten China-Lader mit passender Ladekurve für Lithium Akkus.

Jetzt ist mir nicht ganz klar ob und wie ich diesen Akku kombinieren kann mit den LiFePo4 Akkus, z.B. 100-160 ah, mal sehen.
Wieviele muß ich einbauen?

Ruhe-/Nennspannung der Winston Zellen ist meine ich 3,45 Volt (bitte um Korrektur, falls nicht)

Soll ich nun 33 Zellen verbauen oder weniger, wie funktioniert dann ein übliches Balancing?
Da die Lifepo4 Zellen immer auf Nennspannung zurückfallen (anders als Li-Mn und Li-Polymer) - nuckeln diese bei geringerer Zellenzahl die Li-Mn runter? Bei Verwendung z.B. von nur 30 Zellen in Reihe? Werden die LifePo4 überhaupt vollgeladen, schaltet das Ladegerät auch ab?

Kann ich das verwendete Ladegerät verwenden?

Falls das so nicht klappt, ich habe noch einen Lithium-Polymer Akku mit ca. 50 ah 115 Volt, der dürfte wohl problemlos kominierbar sein, auch wenn die Li-Polys nur maximal mit 2c belastet werden dürfen, daher weiß ich noch nicht ob und wie ich den verbaue. Der Akku war vorher in meinem Twike drin, die Zellen sind noch gut, müssen also nur in Einsatz kommen. Zur Überwachung mache ich einfach eine Spannungsanzeige für jede Einzelzelle. Mühsam ist nur das konfektionieren, da ich an die Zellen relativ dicke Kabel dranlöten muß, hat man mir vorgerechnet.

Gruß, Dragan

Twike 143
Tazzari Zero 2010
Volta Camionette V1
Mein Volta auf Youtube:
https://www.youtube.com/watch?v=N6uRsfsK3Dk
 

Sven Salbach

Bekanntes Mitglied
15.03.2007
9.400
46
Hannover
www.litrade.de
rechne mit 3,2 max 3,3V..ok kurz nach der Ladung logischerweise 3,5-3,6V
Ganze Packs kann man sowieso niemals zusammenschalten :-( das wäre dann zu einfach, dann hätten wir eine ganze Reihe weniger Sorgen :-(

Und wenn dann nur mit entsprechend technischem Aufwand, so das es sich nicht mehr rechnet
 

omitreligion

Aktives Mitglied
26.02.2011
371
Hallo Sven,

dass es nicht klappt woran liegt das? An der Endspannung?

Was für ein Ladeverfahren brauchen Lifepo4 Zellen, habe dazu auf die schnelle nichts gefunden.

Bernd Schlüter meinte mal, dass Li-Ions kombinierbar wären.

Gruß, Dragan
 

J_T_Kirk

Mitglied
05.06.2012
69
Das parallele Zusammenschalten von Akkupacks geht schon ohne größeren Aufwand. Da reicht für jeden der beiden Packs eine entsprechend dicke Leistungsschottkydiode zur Entkopplung sowie eine Gesamtspaunngsüberwachung beider Packs. Dann wird natürlich immer erst der Akkupack mit der höheren Spannungslage entleert. Das heisst die gewünschte Stützung des Li-Mn durch den LiFePO4 Akku würde erst nach teilweiser Entleerung desselbigen funktionieren. Ausserdem muss die Spannungsüberwachung den Li-Mn Akku wegschalten wenn dieser seine Entladeentspannung erreicht hat, da dann der LiFePO4 noch den Großteil seiner Kapazität hat.

Gruß, Uwe
 

Emil

Bekanntes Mitglied
04.04.2006
2.911
LiMn Zellen haben eine Nennspannung von 3,6V und eine maximale Ladespannung von 4,2V.

Mir ist nicht klar wie viele LiMn Zellen Du in Reihe geschaltet hast. Wenn man nach Deinen 4,1V bei 115 V geht dann wären das 28 Zellen.

Maximale Ladespannung LiMn: 28 * 4,2 V = 117,6 V
Zellenzahl LiFePO4: 117,6 V / 3,6 V = 32 Zellen
Nennspannung LiFePO4: 32 * 3,2 V = 102.4 V
Ruhespannung LiFePO4 (90 %): 32 * 3,33 V = 106,56 V
Ruhespannung LiFePO4 (100 %): 32 * 3,37 V = 107,84 V

Die Zellen passen also nicht wirklich gut zusammen. Eine Angleichung der Ruhespannung kann also nur erfolgen wenn Du mehr Zellen installierst, ansonsten werden die LiMn langsam entladen, und die LiFePO4 auf Dauer überladen werden.

LiFePO4 Zellenzahl: 115V / 3,37 = 34 Zellen.
Zellladespannung bei 117,6V = 3,46 V

Dies wäre für eine lange Lebensdauer nicht schlecht, allerdings bräuchtest Du dann Balancer die dann spätestens bei 3,50 V/Zelle zum Balancieren anfangen.

Dies könnte ein BMS mit einstellbarer Balancerspannung, oder reine aktive Balancer sein.
 

omitreligion

Aktives Mitglied
26.02.2011
371
Hallo Emil, Hallo j.t. kirk

vielen Dank für die Antworten!

gibt es diese aktiven Balancer auch in Deutschland zu kaufen? Solche hatte ich immer schon gesucht, weil ich die besser finde als die passiven.

Ich sehe die Kombination ist wie erwartet problematisch wegen eventueller Ausgleichsströme. Und man bräuchte ein anderes Ladegerät, welches in erster Linie die lifepo4 zellen zufriedenstellt.

Ist schon nicht leicht, das!

Gruß, Dragan
 

R.M

Bekanntes Mitglied
24.12.2006
10.248
Hallo


Solange man die Teile getrennt lädt und erst zusammenschaltet wenn die beiden Spannungen gleich sind gehts, die Zellenzahl sollte so dimensioniert sein daß die Entladeschlussspannungen übereinstimmen



Gruß

Roman
 

omitreligion

Aktives Mitglied
26.02.2011
371
Hallo Roman,

danke für den Tipp.

32 lifepo4 zellen x 2,8 Volt wenn leer = knapp 90 Volt.

Das ist auch in meiner Spannungsanzeige die unterste Grenze. Den Li-Mn Akku entlade ich nicht unter 95 Volt, da der Spannungseinbruch unter Last dann unter 90 Volt geht.

Bei 90 Volt sind 28 Zellen in Reihe Li-Mn bei 3,21 pro Zelle.

Ich tendiere eher dazu entweder weiter li-mn akkus dazuzukaufen oder aber eben ausreichend große lifepo4 Zellen mir zu besorgen, mal sehen. Und die li-mn nur noch im Twike zu verwenden.

Getrennt laden ginge wahrscheinlich nur, wenn man die beiden Akkus per Relais trennen würde und mit einer Anlaufschaltung miteinander verbindet.

So eine habe ich mir anfertigen lassen, weil der Volta-eigene Not-Aus-Schalter für den Akku (Trennung von Akku und Motor) beim Betägigen wegen der Kondensatoren im Curtis-Controller immer knallte. Irgendwann gehen entweder die Kontakte kaputt oder die Kondensatoren im Curtis. Und dann ist guter Rat teuer bei einem alten Fahrzeug ohne Ersatzteile.

Man müßte dann im Fahrbetrieb die Akkus per Knopfdruck zusammenführen wenn die Spannungen sich gleichen, nicht sonderlich praktikabel, aber gehen würde es.

Gruß, Dragan
 

E. Vornberger

Aktives Mitglied
09.10.2006
569
Einfach auf gleiche Spannung laden und dann parallel schalten geht natürlich nicht.
Grund: Unter Belastung sinken die Zellspannungen der beiden Typen unterschiedlich ab, so dass zwischen den prallelgeschalteten Zellen sofort sehr hohe Ausgleichsströme fließen (daher auch die von einem Vorredner erwähnten Entkoppeldioden).
 

R.M

Bekanntes Mitglied
24.12.2006
10.248
Hallo

Das mit den Ausgleichströmen ist kein Problem da der Innenwiderstand der Zellen die Ausgleichströme eliminiert.

Die Ströme teilen sich einfach im Verhältnis des Innenwiderstands der Akkus auf.

Ist ein weit verbreiteter Irrtum das bei belasteten Zellen Ausgleichsströme auftreten, solange die Ruhespannung der Zellen gleich ist passiert nichts.

Gruß

Roman
 

Sven Salbach

Bekanntes Mitglied
15.03.2007
9.400
46
Hannover
www.litrade.de
Naja..der Ri ist das Problem..
Das Spannungssteifere PAck trägt einen erheblich größeren Teil der Last...
Beim Anfahren werden die besseren Zellen erheblich belastet, die anderen Ziehen dann irgendwann nach...
Beim Gas wegnehmen dann pumpen die mit weniger Ri wieder Ströme in die mit neidrigerem RI, also den besseren Zellen, die beim Anfahren ja schon heftig beansprucht worden...somit werden die noch mehr gestresst..und werden irgendwann extrem hei durch die ewige Umladerei..

Hatte das damals mit 100Ah HiPower Zellen und 16Ah Headway PArallel getestet...
Tomfe hatte damals ja auch dieses Akkupack für die Dänemarkfahrt von mir bekommen
 

wchriss

Aktives Mitglied
30.12.2010
1.815
57
Egweil
Mein Tipp,
lass die Finger von diesem Expiriment. Lifeop4 und Li-Mg Zellen haben vollkommen andere Entlade- und Ladekurven. Das wird nie was fernünftiges.
In meinem TWIKE habe ich einen Block Panssonic 18650erCG und einen Block Panasonic 18650CH
verbaut. Die Zellen sind von der Entadekuve identisch, lediglich der Innen wiederstand ist anders.
Selbt in dieser Kombination habe ich zwischen 20 und 40% unterschiedliche Ströme, und auch kleine im "Leerlauf" Umladeströme.
Gruß
Christian
 

Emil

Bekanntes Mitglied
04.04.2006
2.911
Einfach auf gleiche Spannung laden und dann parallel schalten geht natürlich nicht.
Grund: Unter Belastung sinken die Zellspannungen der beiden Typen unterschiedlich ab, so dass zwischen den prallelgeschalteten Zellen sofort sehr hohe Ausgleichsströme fließen (daher auch die von einem Vorredner erwähnten Entkoppeldioden).

Beim Entladen finden keine Ausgleichsströme zwischen den Zellen statt, sondern aus jeder der Blöcke fließt Strom entsprechend des jeweiligen Innenwiderstands. Das ist auch gar nicht schädlich. Die Batterien werden mehr oder weniger proportional entladen.

Sind die Batterien unbelastet, so wird ein geringfügiger Ausgleichsstrom zwischen ihnen fließen bis sich die Leerlaufspannung angeglichen hat. Ich halte das für völlig unkritisch.

Man kann natürlich Dioden einbauen. aber diese sorgen nur für einen zusätzlichen Verlust ohne einen wirklichen Nutzen. Ich betreibe z.B. schon seit mehr als einem Jahr eine Lithium und eine Bleibatteriebank parallel. Der meiste Strom kommt erst mal aus den Lithiumzellen bis die Spannung auf 25,6 V abgesunken ist. Danach kommt immer mehr Strom aus den Bleibatterien.
 

Martin Heinrich

Aktives Mitglied
21.08.2008
1.445
Hallo,

fahre im TWINGO auch ca. 30Ah LiMg (3p28s) parallel zu einem alten "Bleihaufen".
Die Pedelec-Accus sind da schon schnell gestresst, müssen am Anfang ziemlich schuften.
Und bei Rekuperation bekommen sie fast alles ab was zu noch schnellerer Erwärmung führt.
In meinem Falll ist alles umsonst daher gehe ich das Risiko ein (abfackeln wär trotzdem blöd).
Hab auch kein BMS für die Zellen, ab und an manuelles Balancing, dabei wird auch meißt eine defekt Zelle mit getauscht:eek:

Gruß
Martin
 

E. Vornberger

Aktives Mitglied
09.10.2006
569
Seht Euch mal das Ersatzschaltbild an. Man sieht sehr schnell, dass außer direkt nach dem Laden wo beide Spannugsquellen die gleiche Leeerlaufspannung haben sehr wohl Ausgleichströme zwischen den Zellen fließen. Nach einer Belastung ist die Quelle mit der höheren Spannung nur damit beschäftigt, über die geringen Innenwiderstände mit einem entsprechend hohen Strom die andere Quelle nachzuladen. Szenario: Quelle 1 hat nach einer Belastung 100 V Klemmenspannung, Quelle 2 90V, Innenwiderstände sagen wir mal 2x50 mOhm, macht immerhin 100 A. Das gleicht sich natürlich recht schnell aus, aber die Strombelastung über Augleichsströme ist einfach da.
Wer ein Simualtionswerkzeug (z.B. dSpice) hat kann es für sich selbst auch leicht nachvollziehen.
[attachment 1686 I.jpg]
 

hallootto

Aktives Mitglied
03.11.2011
626
Moin, Moin!

Grundsätzlich hatte ich über so etwas auch schon nachgedacht. Wie wäre es denn mit einer solchen "Diode" http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/america_semiconductor/mur20005ct_thru_mur20020ctr.pdf
Geht natürlich nicht bei Reku. :(

elektrische Grüße
Peter
 

R.M

Bekanntes Mitglied
24.12.2006
10.248
Hallo

Ihr geht immer davon aus daß sich die Ruhespannungen unterscheiden beim entladen, das tun sie meiner Erfahrung nach nicht und ich kombiniere Blei Nicd und Lithium, eben alles was da ist.
Funktioniert seit Jahren.


Gruß

Roman
 

E. Vornberger

Aktives Mitglied
09.10.2006
569
Geht theoretisch schon, aber man muss dann lt. Datenblatt bei 100A imerhin 130W Wärmeleistung abführen. Auch reicht es, die Diode in den Zellstrang einzufügen der mit Sicherheit immer die niedrigere (Leerlauf)-Klemmspannung hat. Dann geht Reku auch noch. Aber wie auch schon Vorredner angedeutet haben wäre der Aufwand sehr stark abhängig von den verwendeten Zellchemien. Und ob das unter allen Betriebsbedingungen so funktioniert sollte man vorher mal simulieren (wenn man entsprechende Simulationsmodelle für die Akkus hat).
[attachment 1688 CCF28122015_00001.jpg]
 

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