Zusatzakku : LiFePo4- oder Bleisäure-Technologie? Vergleich

[MeisterEIT]

Hm, dass ist ja das Problem was MeisterEIT mehrmals angesprochen hat.

Korrekt

Also "runaway" klingt jetzt auch so, dass kein Balancer das mehr ausgleichen könnte?!

nichts ist unmöglich.
Entweder hat der Balancer genug Power um bei 3,65V hart abzuregeln, was aber kaum ein Balancer schaffen wird.

Oder der Equalizier ist ein wenig schlauer und balanciert bereits unter 3,65V, sodass am Ende alle die gleiche Spannung haben.
Dazu gehört ein recht aufwendiger Algorithmus, der schon in den Modellbauladern mit Konstantstromladung ein Problem ist.
Das ganze noch auf die Schwebeladung beim Carhifi ist eine Herausforderung.

Aber ohne Balancing geht es auf Dauer nicht gut.

Grüße

 

[Knoxville]

Hallo Basti,

Also "runaway" klingt jetzt auch so, dass kein Balancer das mehr ausgleichen könnte?!

Wenn man den Balancer per Definition so betrachtet, dass er Energie "wegdrücken" muss .. nein.
Wenn die Lima mit 50..90 A Ladestrom über die Zellen geht, müsste ja ne Menge Energie verheizt werden.

@Knoxville du könntest höchstens die eine reihe Mosfets abschalten und das weiterladen verhindern. Entladen wird dann aber leider über die Bodydioden der zugesteuerten Fets, aber besser als die LiMa zu bemühen unter 14 Volt abzugeben?!

Die Bodydioden liegen mit ihrer Flussspannung bei ~1.3V. Kannst Du Dir ja ausrechnen was passiert, wenn da 10..50 A Entladestrom drüber gehen sollen.

Also "runaway" klingt jetzt auch so, dass kein Balancer das mehr ausgleichen könnte?!

nichts ist unmöglich.
Entweder hat der Balancer genug Power um bei 3,65V hart abzuregeln, was aber kaum ein Balancer schaffen wird.

Oder der Equalizier ist ein wenig schlauer und balanciert bereits unter 3,65V, sodass am Ende alle die gleiche Spannung haben.
Dazu gehört ein recht aufwendiger Algorithmus, der schon in den Modellbauladern mit Konstantstromladung ein Problem ist.

Mein Zell-Equalizer arbeitet in einem weiten Spannungsbereich automatisch. Die verhältnismäßig kleinen Ausgleichsströme, schaffen es (solange die Batterie nicht ge-oder entladen wird) in relativ kurzer Zeit die Zellen auf gleiche Spannungslage zu bringen.

Aber, und hier liegt der Trugschluss: Gleiche Spannungslage der Zellen, bedeutet nicht zwangsläufig gleicher Ladezustand der Zellen!

Deshalb habe ich die Zellen noch mal komplett separat mit 3.65 V so lange geladen, biss die Stromaufnahme unter C/500stel (~60mA) gesunken war.
Wenn danach die Zellen in ihren Spannungen nicht groß auseinanderlaufen, liegen die Zellen auf gleichem Ladungsniveau ... und erst dann bedeutet gleiche Spannungslage ist auch (in etwa) gleicher Ladezustand.


Gruß
…Tom…

 

[Daka]

Naja, um dem hohen Drift entgegenzuwirkung, sollte man eh nach Ri und nach Kapazität selektierte Zellen nutzen, und diese nicht bis aufs Letzte ausquetschen.
Kostet n bisl extra, aber blub. Aber auch das ist nicht der Weisheit letzter Schluss, da sich mit zunehmender Alterung diese Werte ändern.

Und das Problem bleibt imo, dass die Elektronik, die man braucht, einfach (im Moment?) nicht wirklich bezahlbar ist. Habe schon überlegt, ob man evntl. 4 getrennte Ladestufen (für jeden S-Strang eine) nehmen könnte und diese schaltet bei Überspannung, aber auch hierfür wär die benötigte Elektronik imo zu teuer.

Grüße
Dominik

 

[Heibeck]

vorneweg mal die Ruhespannungen meiner 8 Stk. HEADWAY 16Ah - Zellen (in 2p4s) 24h nach dem wirklichen Vollladen mit CV auf 2.65V pro Zelle:

Zelle-1: 3.371 V
Zelle-2: 3.389 V
Zelle-3: 3.364 V
Zelle-4: 3.385 V
Batterie: 13.509 V

Hmmm... , sehr seltsam!

Hier mal meine Ruhespannungen von jetzt gerade bzw. eben vorhin gegen 23.00:

Pack 1
(seit 2 Wochen unbewegt im stillstehenden Auto bei derzeit +1,0°C):
3,145 / 3,145 / 3,142 / 3,144 Volt

Pack 2
(derzeit im Keller auf der Werkbank, wurde vor 2 Tagen voll geladen und dann ein paar leichte Versuche gefahren):
3,331 / 3,331 / 3,330 / 3,330 Volt

Mit welchen Parametern ladet ihr die Teile am Labortisch? Welche Spannung liegt an den Zellen an? Und vor allem, welche Spannung gibt das Netzteil dabei raus?

Gruß Heinz

 

[Daka]

Naja, Ruhespannung bei stehendem Motor/Lima vs. Ladeschluss(2 oder 3 s? *hmm*)spannung bei vollem Akku und laufender Lima...
Dass die Zellen, nachdem sie durch den Bleiakku oder sonstige Last wieder entladen wurden, gleiche Spannungen haben, deutet für mich auf ein gut nach Ri gematchtes Pack hin, sagt aber imo noch nix über die Kapazitätsgleiche aus.
Aber auch oder _grade_ bei _vollem_ Akku und an bis zu 14,9 Volt Limaspannung sollte die Drift sich halt in geringen Grenzen halten...

@ Heinz: Generell zeigt sich die Drift (bei Modellbauakkus) auch erst bei höheren Ladezuständen. Aber wenn die bei den dicken LiFePos auch schon bei 3,7V+ so (imo) massiv auftritt, sollte man da doch nachfragen, warum bei Dir nicht (oder doch?) und bei Knoxville und anderen eben doch?
Vielleicht da jetzt mal, bei den kalten Temperaturen, während der Fahrt nachmessen, wenn der Akku voll ist und berichten, sofern möglich?


Grüße
Dominik

 

[Counterfeiter]

@Knoxwille ja, das ist natürlich bei 1,3 V Uf

Wie sieht denn jetzt deine Lösung aus?
Du stellst nach den Erkenntnissen deines Kapazitätstestes deinen Balancer auf unterschiedliche Zellenspannungen ein?! Hab ich das jetzt richtig verstanden?

 

[Knoxville]

Hallo,

vorneweg mal die Ruhespannungen meiner 8 Stk. HEADWAY 16Ah - Zellen (in 2p4s) 24h nach dem wirklichen Vollladen mit CV auf 2.65V pro Zelle:

Zelle-1: 3.371 V
Zelle-2: 3.389 V
Zelle-3: 3.364 V
Zelle-4: 3.385 V
Batterie: 13.509 V

Hmmm... , sehr seltsam!

Wieso seltsam?
Ich habe doch dazu geschrieben, bei welchen Spannungslagen in etwa welcher StateOfCharge zugeordnet werden kann, und dass oberhalb eines bestimmten Spannungsniveaus die Zellen anfangen zu driften.

Hier mal meine Ruhespannungen von jetzt gerade bzw. eben vorhin gegen 23.00:

Pack 1
(seit 2 Wochen unbewegt im stillstehenden Auto bei derzeit +1,0°C):
3,145 / 3,145 / 3,142 / 3,144 Volt

Pack 2
(derzeit im Keller auf der Werkbank, wurde vor 2 Tagen voll geladen und dann ein paar leichte Versuche gefahren):
3,331 / 3,331 / 3,330 / 3,330 Volt

Deine Ruhespannungen geben an, dass alle Zellen unterhalb von 95..100% SOC stehen.
Also außerhalb des Zelldrift-Spannungsbereiches.

Wenn ich meine Batterie nach dem Vollladen leicht entlade – stehen die Zellspannungen auch zusammen. Aber darum geht es nicht. Ich wollte vielmehr zeigen, dass die Zellen anfangen zu driften. Und das nicht zu knapp, wenn beim Laden die Generatorspannung über einem bestimmten Wert liegt.

Mit welchen Parametern ladet ihr die Teile am Labortisch? Welche Spannung liegt an den Zellen an? Und vor allem, welche Spannung gibt das Netzteil dabei raus?

Laden mit Konstantspannung (Strom bis 2,000A):
…laden mit CV auf 3.65V pro Zelle. Das Netzteil ist mit ca. 30cm langen 10qmm Leitungen mit der Batterie verbunden. Da gibt es keinen nennenswerten Spannungsabfall.

Wenn die Batterie als Ganzes geladen wird, liegt die Klemmspannung bei 14,40V (max. 14,60V).

---

Laden mit Konstantstrom (Strom bis 50,0A):
Der Spannungsabfall über der Zuleitung ist hier irrelevant, da ja ein Strom eingespeist wird.

Für beide Ladeverfahren gilt:
Die Zellspannungen werden mit dem BMS gemessen. Das Laden wird durch das BMS unterbrochen (getrennt), wenn eine der Zellen Ucellmax=3.70V erreicht hat. Wenn wärend des Ladevorgangs die Zellen nennenswert auseinandergedriftet sind, bringt der Equalizer die Zellen automatisch auf gleiches Spannungsniveau.


Gruß
...Knoxville...

 

[Knoxville]

Hi,

@Knoxwille ja, das ist natürlich bei 1,3 V Uf

Wie sieht denn jetzt deine Lösung aus?
Du stellst nach den Erkenntnissen deines Kapazitätstestes deinen Balancer auf unterschiedliche Zellenspannungen ein?! Hab ich das jetzt richtig verstanden?

nein ... das BMS trennt die Batterie vom "Netz", wenn Überspannung, Unterspannung, Übertemperatur, Untertemperatur oder das Überschreiten des max. zulässigen Ladestroms erkannt wurde.

Sobald die Parameter wieder in den gültigen Bereich zurückgehen (und eine Mindestzeit verstrichen ist), wird die Batterie wieder zugeschaltet.


Gruß
...Knoxville...

 

[Knoxville]

Ich hab noch ne schnelle Messung mit der vollgeladenen Batterie absolviert.

Startspannungen zu Beginn der Messung:

Zelle-1: 3,352V
Zelle-2: 3,370V
Zelle-3: 3,347V
Zelle-4: 3,368V
Batterie: 13,437V

Die Messung dauerte lediglich 60 Sekunden. Belastet wurde die Batterie mit einem Lastwechsel zwischen 1,6A (0,05C) und 16A (0,5C) in jeweils 5 Sekunden Intervallen.
[attachment=0:52kik4or]Headway 40160SE Entladestrom (Lastwechsel 1,60...16,0 A).gif[/attachment:52kik4or]
das Diagramm zeigt ab Messpunkt #54, dass die Zellspannungen schon merklich zusammenrücken.

---

Die Gemessenen Zellspannungen ca. 30 Minuten nach dem Kurzbelastungstest:

Zelle-1: 3,332V
Zelle-2: 3,333V
Zelle-3: 3,332V
Zelle-4: 3,333V
Batterie: 13,330V

Ich denke, die Messung veranschaulicht noch mal, wie die Zellspannungen im Spannungsbereich ?3,330V automatisch zusammenrücken.


Gruß
...Knoxville...

 

[Heibeck]

... sollte man da doch nachfragen, warum bei Dir nicht (oder doch?) und bei Knoxville und anderen eben doch?

Hallo Dominik,
ja, das war auch mein Gedankengang, weshalb ich nach den Ladeparametern vom Tom fragte. Er nutzt die gleichen Zelltypen wie ich, aber diese verhalten sich anders als meine. Also sollte es bei mir irgendwo einen Unterschied im Versuchsaufbau oder bei den Parametern geben.

Ich lade das Pack am Netzteil mit den Einstellungen 14,6 Volt CV und 16A CC. Im Auto allerdings erreicht die Lima auch bei derzeitigen Temperaturen diese Ladespannung nicht, die liegt meist zwischen 14,2 und 14,4 Volt.

Laden mit Konstantspannung (Strom bis 2,000A):
…laden mit CV auf 3.65V pro Zelle. Das Netzteil ist mit ca. 30cm langen 10qmm Leitungen mit der Batterie verbunden. Da gibt es keinen nennenswerten Spannungsabfall.

Wenn die Batterie als Ganzes geladen wird, liegt die Klemmspannung bei 14,40V (max. 14,60V).

---

Laden mit Konstantstrom (Strom bis 50,0A):
Der Spannungsabfall über der Zuleitung ist hier irrelevant, da ja ein Strom eingespeist wird.

Hallo Tom,
danke für die Parameter. Kann ich bei letzterem (Laden mit CC) darauf schliessen, dass hier die 50A mit ner Spannung > 14,6 Volt reingedrückt wird? Ich schaffe bei 14,6V auch bei nahezu leeren Zellen kaum mehr als 16A.

Werde meinen Aufbau jetzt noch mal unter die Lupe nehmen.

Gruß Heinz

 

[marcydarcy]

Was ich jetzt spannend finde ist der ausgewiesene Ri von nur knapp 2,5mOhm. Eine Zelle hat 5mOhm damit sollte das ganze bei 10mOhm sein???

Greez

Marcy

 

[Knoxville]

Hallo Heinz,

Hallo Tom,
danke für die Parameter. Kann ich bei letzterem (Laden mit CC) darauf schliessen, dass hier die 50A mit ner Spannung > 14,6 Volt reingedrückt wird? Ich schaffe bei 14,6V auch bei nahezu leeren Zellen kaum mehr als 16A.

Werde meinen Aufbau jetzt noch mal unter die Lupe nehmen.

also wenn meine Zellen vom Ladezustand her irgendwo zwischen rel. leer (Uzelle: 2,75V) und fast voll (Uzelle: 3.30V) stehen und ich die Batterie ans Netzgerät mit konstannt 14.4V hänge, geht das sofort in die Strombegrenzung (Imax: 50,0A).

Also nehmen die Zellen die 50,0A auch auf.

D.h. .. bei Dir stimmt irgendwas nicht.


Gruß
...Tom...

 

[Heibeck]

Also nehmen die Zellen die 50,0A auch auf.
D.h. .. bei Dir stimmt irgendwas nicht.

Hi Tom,
ja, dieses dumpfe Gefühl kommt so langsam auch in mir hoch.
Ich werd das noch mal intensiv checken.

Gruß Heinz

 

[Knoxville]

Was ich jetzt spannend finde ist der ausgewiesene Ri von nur knapp 2,5mOhm. Eine Zelle hat 5mOhm damit sollte das ganze bei 10mOhm sein???

ich habe dazu noch mal eine neue 5 Minuten Entladekurve aufgenommen. Batterie war vorher randvoll geladen.
Entladestrom wechselt alle 10 Sekunden zwischen 0,05C (1,6A) und 0,75C (24A).
[attachment=0:2skp26v4]Headway 40160SE Entladestrom (Lastwechsel 1,6...24,0 A).gif[/attachment:2skp26v4]

Auch hier zeigt die "Einzelzelle" ca. 2,5...2,6mOhm Innenwiderstand.
Das sind dann für die ganze Batterie ~10,4mOhm plus der Übergangswiderstand vom Leistungs-Fet (mit ~0,7mOhm) .. also ein Ri(Batt) von etwa 11mOhm (bei 8Stk. Headway 40160SE).

Wenn ich die großen Lasten wieder hier habe, werde ich mit 50A-Entladestrom die Daten versuchen zu verifizieren.


Gruß
...Knoxville...

 

[MeisterEIT]

Hi,

habe ich mal geschrieben, dass der Innenwiderstand auch etwas von der Belastung abhängt.
Die Messung bei 10 und 50A könnte anders sein.
Vielleicht auch nicht
Vielleicht braucht man auch 10 und 100A.

Vielleicht hat Heibecks Akku einen Schaden genommen bei den "Nur LiFePO" Startversuchen.

Selbst ein A123 1P Pack nimmt sich mal 25A wenn er nicht voll ist und man ihn an N*3,7V hängt.

Grüße

 

[Stergi]

zur Info:
Mein Akku kahm heute an
viewtopic.php?p=16677713#p16677713
ich will die Bilder nicht zweimal verlinken
was ich durch den Schrumpfschlauch sehen kann ist außerdem, dass mehrere 6mm² Leitungen zum 50er Kabel führen - also an den richtigen Querschnitt wurde gedacht die BMS scheinen klein und unscheinbar zu sein, ich meine sie am dünnen ende ertasten zu können

 

[mischka]

Die Gemessenen Zellspannungen ca. 30 Minuten nach dem Kurzbelastungstest:
Zelle-1: 3,332V
Zelle-2: 3,333V
Zelle-3: 3,332V
Zelle-4: 3,333V
Batterie: 13,330V

Ich denke, die Messung veranschaulicht noch mal, wie die Zellspannungen im Spannungsbereich ?3,330V automatisch zusammenrücken.

da trägt die stundenlange Program-Schreiberei , Früchte

sind die Messwerte direkt aus deinem µC ?

und was ist mit Zelle 5-8 ?

 

[kai 1]

und was ist mit Zelle 5-8 ?

sind doch immer zwei zellen paralell

Mfg Kai

 

[Heibeck]

Hi,
habe ich mal geschrieben, dass der Innenwiderstand auch etwas von der Belastung abhängt.
Die Messung bei 10 und 50A könnte anders sein.
Vielleicht auch nicht
Vielleicht braucht man auch 10 und 100A.

Hallo Meister,
das heißt für mich jetzt im Umkehrschluss, dass eine Ri Angabe im Datenblatt von Akkus oder ein durch punktuelle Messung bestimmter Ri keinen Wert hat, da er nur bei einem einzigen definierten Betriebszustand Gültigkeit hat?

Gruß Heinz

 

[MeisterEIT]

Hallo Meister,
das heißt für mich jetzt im Umkehrschluss, dass eine Ri Angabe im Datenblatt von Akkus oder ein durch punktuelle Messung bestimmter Ri keinen Wert hat, da er nur bei einem einzigen definierten Betriebszustand Gültigkeit hat?
Gruß Heinz

theoretisch ja. Praktisch ist der Bereich breiter.
Wie breit der ist, kann man pauschal nicht sagen. Ist wieder abhängig vom Zellentyp, ob Hochstromzelle, Hochkapazität usw.

Bei einem 16Ah Hochstromakku hätte ich jetzt mal 5 und 20A oder 10 und 50A genommen. Wer die Zellen bei höhrern Strömen betreibt, der sollte auch näherungsweise diese Ströme nehmen.

In der Industrie wird allerdings fast stromlos die Impedanz bei 1kHz gemessen und nicht der Gleichstromwiderstand.

Ich selbst messe die Impedanz bei 1kHz. Die unterscheidet sich etwas vom Gleichstromwiderstand, lässt aber den Trend sehn wo die Reise hingeht. Ist aber einfacher. Messgerät dran halten und Wert erscheint auf dem Display.
Eine Disskusion ob es 2,57 oder 2,84mOhm sind, ist nahezu sinnlos, da es bei der Gleichstromwiderstandmessung eben nur in diesen Betriebspunkten genau stimmt.
Bei der Impedanzmessung ist da noch etwas mehr Interpretationsbedarf nötig.

Z.B.: http://www.hobbydirekt.de/RI-METER-Robb ... 79553.html

Grüße