Saft NiCd Einzelzellen 43B050AC01.2; Auslegung des Zellen Überwachungsprogramms

[Josef Fenk]

Hallo NiCd Fahrer,

nach 16 Jahren bin ich nun auch umgestiegen auf gebrauchte Saft NiCd Einzelzellen 43B050AC01.2 von Alpay. Der Anstriebsriemen wurde getauscht und ein neuer verzinkter Batteriekorb eingesetzt. Für die Überwachung der NiCd Zellen habe ich auf 2 Euro-Board Karten mittels C-Control M-Unit die gesamte Electronik untergebracht, um 32 Zellen zu überwachen.
Die 8Bit Auflösung des AD Wandlers mit einer Referenz Spannung von 2,55 V zeigt dann direkt die NiCd Einzel Zellspannung an mit einer Genauigkeit von +/- 10 mV. Auf einem 4 Zeilen Display mit je 27 Spalten/Zeichen werden alle 32 Messwerte der Einzelzellen sowie die Gesamtspannung dargestellt.
Noch ist das ganze auf meinem Arbeitstisch u. noch nicht im El eingebaut. Ich bin auch noch fest am Programmieren. Über eine 12-er Tastatur (3*4 Tasten) kann ich verschiedene Programm Modis eingeben, z.B. Fahrbetrieb, Lade Betrieb, Range extender Starten ect.
Im Lade-/Entlade-Betrieb zeige ich alle Zellenspannungen an; über RS232 werden die Daten der Zelle mit Minimal-/bzw. Maximalwert ausgegeben um diese am PC / Atari 1000ST als Kurve über der Zeit darzustellen. Der Ladestrom wird ebenfalls eingestellt und überwacht von der C-Control Unit; gegen Ladeende wird der Ladestrom abgeregelt bzw. dann abgeschaltet.
Im Fahrbetrieb möchte ich permanent die Zellenspannung überwachen u. sobald eine Zelle an die untere Zellenspannung von ca. 1,1 V kommt gibt die C-Control Unit über einen Lautsprecher ein Beep Signal als Warnton ab. Auf den Dispaly Zeilen 1 u. 2 sind als Zahlenwert die Gesamtspannung u. der Fahrstom sowie die Zelle mit dem niedrigsten u. höchsten Wert dargestellt. Display Zeile 3 stellt als Bargraph die aktuelle Zellenspannung dar u. D-Zeile 4 den aktuellen Fahrstrom.
Einiges von den angeführten Zielen läuft bereits mit der C-Control.
Nun meine Fragen an die NiCd Fahrer zu Euren Erfahrungen:
1. Fahrbetrieb: Was würdet Ihr messen und darstellen, was ist sinnvoll bzw. weniger sinnvoll im Alltagsbetrieb; was sollte angezeigt werden und was sollte akustisch als Warnton ausgegeben werden?
2. Ladebetrieb: analog dazu siehe Fahrbetrieb.

Viele Grüße

Josef

Weisses CityEl Standard ; Bj.1992; z.Zt. 26 000 km; 36V; Thrige; jetzt Umbau auf Saft NiCd 50Ah Einzellzellen
mein Blei-Batterie-Bericht vom 22.09.2007 siehe ELWEB unter Batteriedatenbank Zeile 191
1993-1996: 1-ter Akkusatz DETA Blei Nass100Ah
1996-2007: 2-ter Akkusatz Bayernbatterei Panzer-Stäbchen Zellen 36V 100Ah, Gewicht: kg 81,
2008-2009 Umbau auf Weisses CityEl Standard ; Bj.1992; z.Zt. 26 000 km; 36V; Thrige; jetzt Umbau auf Saft NiCd Einzelzellen 43B050AC01.2; Gewicht: kg 63
mein Blei-Batterie-Bericht vom 22.09.2007 siehe ELWEB unter Batteriedatenbank Zeile 191

 

[R.M]

Hallo

Ich halte es für sinnvoll nur die Maximaldifferenz zwischen den einzelnen Zellenspannungen anzuzeigen, 1,1V ist eigentlich schon zu hoch unter Last können die Zellen ganz schön einknicken, diese Überwachung müßte man lastabhängig machen.

Mit der Gesamtspannung und dem Strom kannst du eine prima Kapazitätsanzeige realisieren.

Alles andere lenkt eigentlich nur ab, abschalten würde ich erst wenn die erste Zelle kleiner 0,3V ist.

Gruß

Roman

 

[Andreas Friesecke]

Hallo Josef,

Warnton erst ab sehr kleiner Spannung. So wie Roman sagt, 0,3 V. Abschalten eigentlich erst ab 0V - bis dahin können die Zellen entladen werden, ohne sich umzupolen - dann ist aber echt Ende!
Der Warnton ab 1,1V wird ständig angehen, wenn Du Gas gibst...
Wenn ich mit dem Kewet losheize, dann gehen die Zellen z.T. unter 1V (>300A Anfahrstrom bei 140AH Zellen).

Über den Spannungsbalken kannst Du auch gut die Restkapazität abschätzen. Bei mir (49 Zellen) bewegt sich das zwischen 70V - gerade geladen und 58V - noch ca 5-10km drin... So gesehen muss dieser Bereich gut ablesbar sein (evtl auf Deinem Nicht-Grafik-Display ein Zoom programmieren).
Stromanzeige ist auch gut und erinnert einen an maßvolles Fahren.
Wenn Du Strom misst und einen Timer hast, kannst Du auch schnell Ah berechnen. Dessen Anzeige ist bei mir sehr aufschlussreich, da nur dort Strecken- und Fahrprofilunabhängig eine Aussage über die Qualität der Akkus getroffen werden kann -> Kapazität/Strecke.

Gruß
Andreas

P.S. Ein wirklich schlüssiges Ladekonzept mit Controller habe ich noch nicht...

 

[Sven Salbach]

ich würde den ersten beep bei 0,9V ansetzten den zweiten kritischen beep bei 0,7 womit der Akku dann auch wirklich leer ist.

 

[inoculator]

Hallo Josef,

wenn das Teil fertig ist, würde ich gerne die 42 Zellen-Version buchen ;-)

Folgende Empfehlung -aus meinem Baukasten;
Greife den Fahrstrom ab und programmiere einen Algorythmus im Sinne von:

Wenn 1,11V > 1,0V + (0,1V * Fahrstrom/Multiplikator) dann Alarm
Der Multiplikator muss ein wenig "erfahren" werden. Ich würde mal mit 100 anfangen.


Hope it helps

Carsten

 

[Sven Salbach]

das ist alles unnötig aufwendig.
Ob nun bei 50A oder bei 300A Last, der Alarm sollte dann bei 0,7 V einsetzen.
Denn sonst mußt Du auch noch die Temperatur mit berücksichtigen.
Also alles Mumpitz.
So oder so, sind die Akkus bei 0,7 am Ende, ob nun mit 50 oder 300Ah oder bei 20 oder -20°

 

[inoculator]

Sven,

wenn ich mit vollen Akkus auf 200A anfahre, dann gehen die bis auf 0,8V runter.
Die 50Ah Zellen haben eine andere Charakteristik, als die 100Ah Blöcke von Saft.

Um einen Alarm VOR dem Leerfahren zu bekommen ist die Anpassung an den Fahrstrom nicht unwichtig.
Und die Temperatur kannst Du außen vor lassen. Den NICDs ist diese sowas von egal beim Endladen...

Gruss

Carsten

 

[Halreuther]

Komisch - ich fahre immer bis die Karre langsamer wird.
Dann wirds Zeit nach Hause anne Steckdose zu kommen.

Fertig ;o))

Grüßle - Thomas (40Zellen-EL)

 

[Josef Fenk]

Hallo alle,

zuerst mal danke für Eure überwiegend konstruktiven Tipps, die mir bereits weiter helfen. Wie stark die Zellenspannung bei hoher Last (100...200A) zurück geht wusste ich nämlich von diesen Zellen nicht. Nach Eurem Feedback werde ich für den Anfang verschiedene Alarm Modi einplanen von 0,6 bis ca. 1,1V. Im Fahrbetrieb werde ich dann schon sehen, auf welche Werte ich das reduzieren kann.
Die Ah Stunden Messung ist im Programm vorgesehen u. kein Problem.
Derzeit bin ich noch am Zellen Testen. Alle 32 Belastungswiderstände mit Krokodilklemmen sind nun auch fertig.
Bei ersten Teilladungen (ca. 10Ah reingeladen), sah ich dass die Zellspannung zwischen minimal u. maximal Wert max. ca. 50-60 mV auseinander liegt. Beim Entladen mit 5A ist der Wert eher bei ca. 40-50 mV; erst gegen Ent-Ladeende läuft es zwangsläufig stark auseinander. Welche Werte habt Ihr bei Euren Zellen typisch?

Viele Grüße

Josef
#

 

[inoculator]

Hallo Josef,

da ich über jeweils 10 bzw. 11 Zellen im Betrieb messe, kann ich während der Fahr keine Einzelaussage machen.
Aber die kleinen haben ein Eigenleben.
So beobachte ich momentan, das mein Block 1 mit dem Block 2 (je 10 Zellen) fast syncron läuft, was er vor Weihnachten -Stichwort Wartungsladung; noch nicht tat.
Block 3 und 4 kloppen sich ständig um 0,2V (je 11 Zellen). Heute hatte Block 3 die Nase vorne, gestern Block 4.

Tatsache ist aber, daß schnelles Zyklieren, die Dinger bomben Steif macht.
Mal eben die 30km nach Leverkusen dort sofort wieder geladen und zurück nach Remscheid mit Zwischenladung in Solingen.
Normalerweise brechen Block 1 und 2 beim ersten Anfahren mit 80A sofort unter 13V, aber bei dem Zyklenabstand sind die steif bei 13,1V geblieben.
Entsprechend auch das Verhalten kurz vor Ende. Während über die Woche die Blöcke zunächst langsam einbrechen, so daß ich merke, wann schluss ist, geht es beim "Schnellzyklus" nur noch 100m weiter, nachdem die erste Zellen schlagartig von 1V auf 0V sackt.

Für deine Formel würde das heißen, einen Koeffizienten zu integrieren, der die Abstände zwischen den Zyklen misst und die Warnschwelle dabei anhebt.

Gruss

Carsten

 

[Josef Fenk]

Hallo Carsten,

danke für Dein Feedback. Auch meine alten Bayern Blei Batterien hatten diese Eigenschaft, daß Sie besser wurden wenn ich an einem Tag z.B. von München nach Burghausen gefahren bin, von Ladung zu Ladung wurden die auch etwas steifer.
Die letzten 3 Tage waren meine 32 NiCd jeweils mit einem Widerstand zischen +/- je Zelle belastet. Heute habe ich nun begonnen mit einer weiteren Ladung.
Erstaunt war ich, wie schnelle die Zellen über ein 1 Volt kommen; die schnellste braucht dazu gerade mal 1 Minute u. die langsamste 4,5 Minuten. Mein Programm misst alle 30 Sekunden und lässt dabei je Zelle einen Zähler mitlaufen, solange bis die Zelle über 1 V liegt.
Hier der Ausdruck der Zellspannungen, wie er von der C-Control an meinem PC gesendet wird.
A 0 138 135 136 131 E
A 1 137 137 139 139 E
A 2 137 140 138 138 E
A 3 139 138 138 138 E
A 4 138 139 139 140 E
A 5 140 140 140 141 E
A 6 139 140 140 140 E
A 7 140 139 140 140 E
A 44,2 E <= dies ist die Gesamtspannung
Die zweite Spalte ist eine Laufvariable 0...7 u. gibt an welche 4 Zellen gemessen werden, d.h. in der ersten Zeile Zelle 1-4, 2-te Zeile 5-8 usw. der Wert muss mit 10 multipliziert werden u. gibt dann die Zellpsannung in mV an.
Alle 33 Messdaten werden derzeit auf einen Atari 1040 übertragen u. der stellt dann alles in einer Grafik (Spannungen über der Lade-/Entlade-Zeit) dar. Das schaut ganz lustig aus, die Zellen liegen nur ca. 50 mV auseinander.
Gerne kannst Du alle Unterlagen (Hardware&Software) haben, sobald es einigermaßen Bugfrei läuft, das wird aber noch einige Zeit dauern. Die Kosten für die ganze Hardware lagen deutlich unter ¤ 50,00, aber der Aufbau hat doch etwas Zeit gekostet. Ich hoffe die NiCd danken mir es mit langer Lebensdauer.

Bis bald viele Grüße

Josef