LiFePo4-Balancing / Neue Feststellungen

[STW]

Alten Thread wiederbeleb

Irgendwann ist man das Thema "manuelles Balancieren" leid. Nachdem der Winter vorbei war, der Roller ein paar Wochen mangels Ersatzteil stand, war letzte Woche mal wieder Batteriecheck angesagt. Die üblichen Verdächtigen (2 Batterien) hingen immer noch hinterher, obwohl eine von beiden von mir sogar vom Balancer abgeklemmt war - falls der zuviel Strom von sich aus saugen sollte.

Beobachtung: die Zellen, die an dem vor ein paar Monaten ausgewechseltem neuen Board hingen waren am Ende des Ladevorgangs perfekt bei 3.6V, die anderen schwankten zwischen 3.42V und 3.8V. Dem schwächsten Kandidaten fehlten mal wieder 4Ah. Nun ist das kein Wunder, wenn einige Zellen in der Spannung bei 3.7V und mehr liegen, dann hat das Ladegerät zu früh seine Schwellenspannungen erreicht und dann gibt es keine Balancing-Phasen mehr. Zumindest nicht so lange und so effektiv, wie es sein sollte.

Also schneller Entschluß: die 3 alten Balancerboards (4-fach) von Anfang 2009 wurden gegen neue getauscht, so dass ich jetzt Boards der aktuellen Generation mit LEDs dranhängen habe. Alle Boards sind so modifiziert, dass sie ab 3.6V (plusminus ca. 0.1V) mit dem Balancing beginnen.
Kurze Spannungsmessung nach dem Vollladen noch mit den alten Balancern: zwischen den üblichen 3.4xV und über 3.7V. Danach Einbau der neuen Balancer. Der erste Ladevorgang erfolgte jetzt an einem alten, nicht sonderlich kräftigem Ladegerät vom Zokes, das geht auf über 58V in der CC-Phase und macht dann mit über 57V in der CV-Phase weiter. Ergebnis nach einer Stunde (ich habe den Ladevorgang abgebrochen bei kontinuierlich ca. 40W primärseitige Leistungsaufnahme): 3.59V bis 3.61V.
So soll es sein. Hierbei sollte man nicht vergessen, dass die Akkus schon 2.5 Jahre auf dem Buckel haben, also sicherlich nicht mehr die besten Voraussetzungen für einen Gleichlauf bieten. Das ich bislang keine meßbaren Reichweitenverluste habe, hatte ich sicherlich schon erwähnt

Jetzt wird es die nächsten Wochen noch ein paar Kontrollmessungen geben, aber so wie es aussieht, werden die Akkus ab jetzt nicht mehr manuell nachbalanciert werden müssen.

[Emskuh]

Als Anfänger brauch ich mal einen Link zu den
besagten Boards.

[STW]

h**p://shop.lipopower.de/Balancer-15A-fuer-4-Zellen-LiFePo4-Lastmodul-mit-LED , und dann habe ich noch die Option R2 auf 0 Ohm ausgewählt.
Jetzt will ich aber nicht mögliche Alternativen verschweigen, z.B. h**p://litrade.de/shop/BMS-Balancer/Balancer-Protect.html , das funktional mehr bietet (das 16A-Relais auf der Enladeseite müßte aber mit einem stärkeren Relais kaskadiert werden, wenn man die Unterspannungsabschaltung nutzen will) oder h**p://litrade.de/shop/BMS-Balancer/Balancer-2-1A-mit-LED.html , als Einzelboards und mit etwas höherem Balancerstrom. Ob die auch so genau arbeiten, weiß ich nicht, aber es sind auch neuere Generationen als meine alten Boards von 2009.

Kleiner Erfahrungsupdate: meine Kombination läuft super mit Billiglader vom Zokes Zer und einem 15A-Kocher. Nicht ganz so überzeugend sind die Ergebnisse mit meinem im Roller eingebauten Ladegerät, da hier entscheidende 0.6-1V an Spannung fehlen und somit nicht alle Balancer / Zellen an die 3.6V herangebracht werden. Hier ist dann wohl mal ein Abstieg in die Innereien des Ladegerätes angesagt, um ggf. nachzuregeln.

[rr-1701]

Nochmal zur Fahrsicherheit, bei leerlaufendem Akku und Abschaltungsproblemen:
Das ist mir auch passiert, an unserer langen Arnsberger Steigungsstraße (ca. 1,5km BERGauf), Spannung sank
(Voltmeter) - plötzlich ein Ruck - Roller aus.
Abgestiegen und den Roller mit vorsichtigem "Wattgeben" die Steigung quasi heraufgeschoben.

Der von mir verbaute Powerbob bietet eine Anschlussmöglichkeit für den Gasgriff, um bei kritischem Akkustand
den Gasgriff auf bestimmte Maximalstellung zu regeln, damit weniger Leistung aus dem Akku gefordert wird.
Soweit ich es überflogen habe, ist diese kritische Spannung einstellbar (alles andere wäre nicht so sinnvoll).

[STW]

So, jetzt sind fast 3 Monate um seit Einbau der neuen Balancer, der Sprinter 60 ist wieder vom Hof, der Mofa-Roller meines Sohnes umgerüstet auf Lithiums, also Zeit für die erste Stichprobenkontrolle der Balancerfunktion an meinem Roller.

Mein Roller war nach Rückkehr von Bahnhof vollgeladen, und etwa eine Stunde später habe ich meine "Problemzelle" im Vergleich zu den benachbarten gemessen. Zuerst ein Schreck 3.39V beim Problemkandidat und 3.5x bei den benachbarten Zellen.
Also Flugs mein schwächstes Ladegerät (vom Zokes) herausgeholt und angeschlossen. Der Ladevorgang startete mit über 3A, nach 10 Minuten kam ich zurück, das Ladegerät dümpelte so mit 1.5A vor sich hin, alle Zellen zwischen 3.60 und 3.64V. So, wie es sein soll.

Kurze Rechnung: gehe ich mal davon aus, dass 10 Minuten im Schnitt mit 2A geladen worden ist, dann sind in den 10 Minuten ca. 0.3 - 0.4Ah nachgeschoben worden, also weniger als 1% der Zellenkapazität. Und damit bewegen wir uns um Bereich dessen, was der Dipl.-Ing. schon als normalen Meßfehler ansehen würde. Setzen wir mal die 1% in Relation zu den erwarteten Serienstreuungen bei der Kapazität der Zellen, dann ist das mehr als ok. Und die Rechnung ist noch ganz auf Sicherheit berechnet: erst einmal sind alle Zellen wieder in den ersten Minuten auf 3.6V gepusht worden, und danach fingen die Balancer bei den meisten Zellen an mit der Arbeit bzw. wurde der Nachhinker noch etwas nachgeladen.
Das ganze nach 3 Monaten und mehr als 1200km (können auch 1500km gewesen sein), Streckenlängen zwischen 4 - 32km mit geschätzt um die 100 Ladevorgänge.

Fazit:
a) das gefällt mir, so soll es sein
b) die Lösung sollte es erlauben, max. einmal im Jahr eine Batterie-Inspektion machen zu müssen. Wenn es noch eine sichere Unterspannungsabschaltung geben würde, wäre die Lösung sogar "Endkundensicher"
c) ein kapazitives BMS würde wahrscheinlich nicht zuverlässig funktioneren
d) die Spannungsmessung sagt nichts über den Füllstand der Zelle aus

Ergebnis c) stammt teilweise auch aus dem Elweb-Forum, auch dort wurde die Erfahrung gemacht, dass volle Zellen (z.B. nach Initialladung vor dem Einbau auf 4V, Werte ohne Balancer ermittelt) nach ein paar Stunden auf Spannungen zwischen 3.40 - 3.7xV fallen. Diese Spannungsdifferenz ist also nach dem Vollladen "normal". Ein Kapazitives BMS würde also Ladung verschieben, und das in Zellen, die es nicht nötig haben.

Ergebnis d) stammt z.T. auch aus den Erkenntnissen mit dem Sprinter 60, den ich auch dem Hof hatte. So hatten zwar viele Zellen 3.38V-3.40V, mußten aber noch mit 12-15Ah nachbetankt werden, um auf 3.6V zu kommen. Also können bei 3.39V zwischen 1% - 25% (vielleicht auch mehr) an "voll" fehlen.