Phil's Masini Sportivo Projekt

[derPhil]

BT/App geht ja mit dem Daly. Fritz sagt das Daly sei besser als das JK (obwohl das BD6A20S10P immerhin 600mA Balancerstrom hat), und er hat ja nicht erst einen Akku gebaut. Oh mann, ich häng irgendwie völlig in der Luft mit meiner null Ahnung/Erfahrung

aber zumindest habe ich jetzt kapiert, warum erst ab 3.7 Volt balanciert wird ("Es geht ... um die Steigung der Lade-/Entladekurve an einer bestimmten Stelle."). Noch nicht klar ist mir, warum das Daly (da) nur balanciert, solange geladen wird (Ladestrom > 1 Ampere laut YT Video). Dieses Zeitfenster (Zellspannung zwischen 3,7 und 4,1 Volt und Ladestrom größer 1 Ampere) ist ja doch ziemlich begrenzt

"Das mit dem entladen in 10Tagen ..." Ich hatte ja geschrieben, dass ich den Roller mit etwa 0,2V Zelldifferenz bekommen hatte, und nach 10 Tagen war sie auf 0,4V angestiegen. Allerdings hatte ich ja am Anfang auch ein paar ganz kurze Testfahrten gemacht, bei denen dann die Bremse klemmte und sich das Lenkkopflagerspiel gezeigt und das Gabeldesaster angedeutet hatte... Es war also keine reine Selbstentladung.

Ich beobachte jetzt mal weiter. Gestern abend bekam ich aber keine BT Verbindung mehr zur App, und bisher musst man das Ladegerät anstecken, damit BT wieder ging. Das ist natürlich semioptimal für eine 'unbeeinflusste' Beobachtung.

[error]

Der Akku wird Topendbalanciert, also alle Zellen werden vollgeladen auf gleiche Spannung gebracht.

Durch die Reihenschaltung werden bei einem Entlade-/Ladezyklus alle Zellen gleich belastet/geladen und sollten danach wieder beim gleichen Spannungsniveau ankommen.

Wenn sie es nicht tun, liegt es im Wesentlichen an kleinen Unterschieden im Innenwiderstand der Zellen durch Fertigungstoleranzen.

Widerstand erzeugt bei Stromfluss Wärme. Das ist Physik und völlig normal. Die geringfügigen Unterschiede im Innenwiderstand sorgen für unterschiedliche Verluste. Diese werden beim Balancieren ausgeglichen.

Bei deiner Zellchemie ist balancieren nur während des Ladevorgangs irgendwo oberhalb von 4 Volt sinnvoll.

Im Grunde möchte man die Kapazität angleichen, darum geht es.

Ein Balancer ist eine simple und billig herzustellende Schaltung aus wenigen Bauteilen pro Zelle.

Diese Schaltung kann keine Kapazität messen, nur Spannung.

Deshalb der "Kunstgriff" über die Spannung auf die Kapazität zu schließen.

Je steiler der Verlauf dieser Kapazität-zu-Spannungs-Kurve, desto genauer die Bestimmung der Kapazität auf Basis der Spannung.

Deshalb balanciert man beim Laden und halt kurz vor Ladeschluss. Das ist also kein Nachteil.

Dieses "manuell bei allen Spannungen einschaltbare Balancieren" bei vielen Smart-BMS macht nur Sinn, wenn man schrottige Zellen nicht sofort entsorgen will.

Im mittleren Spannungsbereich angeworfen bringt man einen gut balancierten Akku garantiert "aus dem Tritt"

So gesehen sind aktive Balancer mit 600 mA oder gar 2A bei unseren Akkugrößen Bullshit.

Die Chinesen bauen was sich verkaufen lässt.

Besser bekomme ich es nicht erklärt.

[derPhil]

Vielen Dank für die Ausführung erstmal!

Mir schwirrt im Kopf, dass eine unbalancierte Reihenschaltung von Zellen immer weiter aus dem Gleichgewicht kommt, wegen der unterschiedlichen Innenwiderstände bei unterschiedlichen Ladezuständen, und deswegen das Balancieren überhaupt relevant ist.

Verstehe ich das richtig, dass die Ent/Ladekennlinie auch ein Mass für den Innenwiderstand abbildet?



Also bei (einem Ladungszustand entsprechend) 3,7..4,2 Volt steigt der Innenwiderstand stark an, unterhalb von ~2,8V fällt er stark ab und in dem 'geraden Bereich' dazwischen nimmt er mit fallender Spannung moderat ab?

Bei einem geringeren Innenwiderstand ist der Beitrag der Zelle in der Reihenschaltung zum Strom(? Leistung? Energie?) höher?

Wenn dem so ist, wäre es wichtig, dass die Zellen im Bereich 3,7V..2,8V einen gleichen Innenwiderstand haben, also entsprechen eine gleiche Spannung (bzw gleichen Ladungszustand)?

Oder sollten sie da ideal entsprechend ihrer Fertigungssteuung unterschiedliche Spannung haben, um so auf einen möglichst einheitlichen Innenwiderstand zu kommen (ist es das, was du mit "Im mittleren Spannungsbereich angeworfen bringt man einen gut balancierten Akku garantiert "aus dem Tritt"" sagtest)? Oder wäre ein gleichs Verhältnis U_zelle / Ri_Zelle (->gleicher Strom) ideal? Oder ein gleiches U^2/R (->gleiche Leistung) ideal?

Und wie wird das erreicht, indem man sie im sehr steilen Bereich über 3,7V auf einheitliche Spannung bringt?

ps. und noch eine Frage: Es heisst ja "wer seine Zelle liebt, läd sie nicht über 80% und entläd sie nicht unter 30%". Wenn man sie aber nicht über 80% läd, kommt sie doch nie in den Bereich der Balancierung?

[Peter51]

Schöne Grafik. Die 4,15 bis 4,2V wird nur bei Ladeende erreicht. Schon an der ersten Ampel sind es nur noch 3,8V, Egal ob man mit 2C oder 0,5C endlädt, die entnehmbate Energie bleibt in etwa gleich. Nur zum Entlade-Ende hin, sehe einen Anstieg des Innenwiderstands. Wenn es auf das letzte Viertel zugeht, sollte man nicht mehr als 1 C abrufen.
(Wo sieht Error die flache Entladungskennlinie?)
Wenn das BMS bei 2,8V abschaltet und bei 4,2V auch, dann tut es das was es soll. Und wie Dominik schon schrieb, wird bei einem Active Balancer nichts warm.

[error]

@Phil

Ganz so einfach ist es dann doch nicht.

Ich fürchte so groß wie du vermutest, werden die die Unterschiede im Innenwiderstand nicht sein.

Im o.a. Diagramm wird mit konstantem Strom mit einer regelbaren Last entladen.

Der Innenwiderstand der Zelle wird im Verhältnis kaum relevant sein.

In den Datenblättern angegebene Widerstandswerte werden zur Vergleichbarkeit mit einem genormten Prüfstrom gemessen.

Für mich waren die 70 Euro für so ein Messgerät eine sinnvolle Ausgabe, weil ich recht häufig Akkus oder Zellen einschätzen muss.

Allerdings ist der gemessene Wert allein kein absoluter Maßstab. Es gehört schon etwas Grundwissen dazu um damit was anfangen zu können.

Irgendwann landet man auf der Suche nach Erleuchtung auf solchen Seiten:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3247723/

Du siehst, es suchen viele Menschen nach dem heiligen Gral.

So tief muss man nicht einsteigen.

Am meisten lernt man durch den Bau von Akkus und durch eigene Fehler.

Mach dich nicht kirre.

Wenn man deinen Akku mit Bordmitteln analysieren soll, dann hilft nur das Gehäuse zu öffnen, den Akku vom BMS zu trennen und mit einer mittleren Spannungslage angefangen den zeitlichen Verlauf der Selbstentladung zu prüfen.

Man könnte den Innenwiderstand messen und mit dem Datenblatt vergleichen.

Gleichzeitig kann man über die Abweichungen aller Zellen auf die Qualität schließen.

Wenn ein Aku nicht gerade ein offensichtliches Problem hat, kann da schon einiges an Zeit draufgehen.

Wie Dominik schrieb, ist nicht 100% auszuschließen, dass ein Problem im Balancer von Zelle 15 vorliegt.

Wäre der Akku richtig balanciert, könnte man durch eine Entladung mit höheren Strömen den Spannungsverlauf mit den anderen Zellen vergleichen.

100 mA Balancerstrom dürften da messtechnisch nicht ins Gewicht fallen.

Trotzdem sollte man sich bewusst sein, dass ein 20S 60Ah Akku kein geeignetes Forschungsobjekt ist. Da steckt richtig Bums drin.

Glaub mir, wenn ich sowas offen auf dem OP-Tisch habe, überlege ich jeden Handgriff dreimal und verbitte mir jede Störung und Ablenkung.

Es ist auch kein Zeichen von Paranoia sich in Gedanken einen Notfallplan parat zu legen. Just in case...

[derPhil]

Danke euch wieder!

zum Entlade-Ende hin, sehe einen Anstieg des Innenwiderstands.

ist das nicht genau andersrum? also entladener Akku => gringer Innenwiederstand ??

vergleiche

Auch wenn man berücksichtigt, dass gegen Ende der Ladung der Innenwiderstand der Zellen steigt und dadurch der Strom begrenzt wird, ...

Sonst wäre ja auch die Geschichte, dass eine unbalancierte Kette bei Belasung weiter aus der Balance kommt unzutreffend. Wenn der Innenwiderstand bei steigender Entladung steigen würde, würde ja die Zelle gegen Ende in Relation immer weniger Strom(? Leistung?) liefern und alles wäre gut / würde sich selbst balancieren?!?

ich komm garnicht mehr klar

[derPhil]

Es ist auch kein Zeichen von Paranoia sich in Gedanken einen Notfallplan parat zu legen. Just in case...

darüber habe ich mir gestern vorm Einschalfen auch Gedanken gemacht... Was tut man, wenn so ein Akku brennt? Klar - erstmal sollte das möglichst nicht im Haus passieren, sondern wenn dann mit einigem Abstand zu allem, was einem lieb und teuer ist.

Und dann? Wenn du schreibst so eine NCM Zelle macht alle zur Verbrennung notwendigen Gase selber, hilft ja z.B. Schaum oder CO2 nicht? Ersticken dürfe dann nicht funktionieren. Eine Löschdecke entsprechend auch sinnlos. Wasser ist bei Lithium glaubich auch keine gute Idee, oder?

[dominik]

Bullshit sind 2A jetzt nicht unbedingt, aber eigentlich völlig unnötig außer man will wie ich Richtung 1C oder gar noch darüber laden, da darf es dann auch gerne etwas mehr Balancerleistung sein, zumal ich mir noch nicht sicher war ob meine Zellen nicht doch aus zwei Produktionschargen waren

Mein 200A JK BMS mißt ja leider erst ab +-1 A, das macht je nach Nutzung des Akkus den SOC völlig unbrauchbar.
Meine komplette Heizleistung der Akku Heizung m Winter wird vom BMS nicht erfasst.

Bei meinem ANT war die Schwelle des erfassens bei 300mA und alle größeren Werte haben dann aber auch gestimmt.
Beim meinem JK fehlt immer das eine Ampere , egal ob beim Laden oder entladen.

Dali macht das sicher nicht schlechter als die beiden oben genannten. Ich hatte nur noch keines und kann daher nichts dazu sagen.

[dominik]

Lithiumbrände kann man nur kühlen und nicht wirklich löschen. Aktuell werden brennende Akkus bei der Feuerwehr in Wasserbecken getaucht.

Die Innenwiderstände werden ganz unten und ganz oben etwas größer.
Selbst balancieren kann sich der Akku nicht, da in der Reihenschaltung überall der gleiche Strom fließt.

Auch Bleiakkus können sich nicht selbst balancieren, hier wird das Wasser in den zu vollen Zellen einfach früher oder schneller verkocht.

[error]

@Phil

Das wichtigste: nicht einatmen, das schädigt deine Lungen dauerhaft.

In geschlossenen Räumen hast du eh nur ein paar Sekunden bevor du nichts mehr siehst.

Also orientieren, raus, sich und andere retten, Feuerwehr rufen.

Klingt dramatisch, aber "better save than sorry".

Es muss ja noch nicht mal zum Brand kommen, bevor du nichts mehr siehst.

Letztendlich muss es jeder für sich selbst entscheiden was ausreichend ist, aber es ist ein Unterscheid, ob ich einen heilen oder defekten Akku bearbeite.

Es muss ja auch nicht zwingend was passieren, aber die wenigsten Menschen sind in der Lage unter Höchststress in Echtzeit einen vernünftigen Plan zu entwickeln. Das möchte ich nicht ausprobieren.

Es gesünder sich vorher Gedanken zu machen.

Verletzt habe ich mich bisher nur beim "räubern" von 18650er Zellen.

Entweder am Zellverbinder geschnitten oder leicht die Pfoten verbrannt, wenn ich irgendwo mit Metall (Zellverbinder) in der Hand die vorher überlegte Reihenfolge nicht eingehalten hatte und doch noch Saft drauf war, wo keiner sein sollte.

Trotzdem habe ich dabei das Fenster an der Werkbank nur angelehnt um den Krams im Zweifelsfall raus in den Hof zu entsorgen.

Der Akku liegt dabei auf einer Holzplatte, die ich gut greifen und mit dem Akku bewegen kann.

Deine Löschversuche haben ohne Atemschutz in geschlossenen Räumen keine Chance auf Erfolg. Da musst du dir bei mehrzelligen Akkus keine Gedanken machen.

Ich hatte irgendwann einen Erlebnisbericht bei Telegram gelesen.

Da war jemand beim Basteln in der Garage der Controller geplatzt und das BMS hat wohl versagt.

Er schrieb aus dem Krankenhaus. Neben den Verbrennungen waren die Lungenschäden das Hauptproblem.

Das war zwar ein Hochstromakku, aber nicht größer als 1,5KWh.

Die Bilder von der Garage sahen noch nicht mal schlimm aus. Die ist noch nicht mal im Vollbrand gewesen, aber die Kontamination aller Gegenstände und des Gebäudes hat die Geschichte richtig teuer werden lassen.

Die NCM Zellen sind von den freiwerdenden Gasen her ungleich gefährlicher als z.B. LFP.

Soweit ich weiß, wird neben Wasserstoff auch Sauerstoff frei. Das allein ist schon eine üble Mischung.

Eine einzelne Zelle ist relativ ungefährlich, aber der Verbund mit anderen in einem geschlossenen Stromkreis schafft eine andere Situation.

Ich möchte mich nicht irgendwann über meine eigene Dummheit oder Ignoranz ärgern müssen. Von daher ist es mir auch ziemlich egal, was andere darüber denken.