Spannungsabfall zwischen Polen in Reihenschaltung

[Martin-6pac]

Hallo,

ich habe mal wieder ein Problem bei meinem EVT4000e.
Ich habe 16 Skyenergy Lifepo4 Zellen in Reihenschaltung, verbunden mit den mitgelieferten Kupferbrücken.
Die Kupferbrücken liegen direkt auf dem Pol der Batterie, über den Brücken habe ich Leistungsmodule gegen Überladung und noch einen Ringkabelschuh zur Spannungsüberwachung. Das ganze ist dann mit einer Unterlagscheibe von oben in das Gewinde der Pole verschraubt. (Siehe Bild)
Mein Problem ist jetzt folgendes:
Unter Last gibt es einen Spannungsabfall zwischen den Schrauben der bei manchen Verbindungen bis zu 0,5V ist.
Die Spannung fällt jedoch nicht an der Kupferbrücke ab. Der Strom kann aber nur über die Kupferbrücke fließen da es die einzige Verbindung zwischen den Akkus ist, also müsste ja dort auch die Spannung abfallen.
Wenn ich also einen Spannungsabfall bei 100A von 0,5V messe gehen ja irgendwo 50W flöten!?
Ich kann mir nicht erklären wo die Schwachstelle ist, da ich ja alles so verbunden habe wie vorgesehen.
Der einzige Zwischenraum von Kupferbrücke zu Schraube sind die Lastmodule. Aber Dort dürfte ja gar kein Strom fließen -> also auch keine Spannung abfallen.

Vielleicht haben ein paar Elektronikfreaks einen Ratschlag für mich.
Danke im vorraus!

Gruß Martin

[rollmops]

Kupfer oder silberlegiertes Kupfer haben eine wesentlich bessere Leitfähigkeit als die Stahl oder verzinkten Schrauben und Unterlegscheiben.

In Verstärkern oder sonstigen Elektronik-Bauteilen der gehobenen Art findet man deshalb oft Kupferschrauben.
Da über die Kupferbrücken die Verbindung der Batterien besteht, sollte ein Abfall bei der Messung über die Schrauben ja eigentlich nicht so schlimm sein.

[STW]

Die Montagereihenfolge ist prinzipiell richtig, alles so wie es sein soll. Was allerdings passieren kann: wenn der Kupferverbinder nicht sauber auf dem Batteriepol aufliegt und / oder dort eine Oxidationsschicht vorhanden ist, dann entsteht dort ein Übergangswiderstand.

Von Kupferleiter zu Kupferleiter hast Du natürlich keinen Übergangswiderstand, aber die Messung Schraube zu Schraube kann zu den Spannungsabfall führen. Die Stromführung sollte erfolgen Pol (mit Schraube)-Kupferverbinder-Pol (mit Schraube), kann aber tatsächlich so erfolgen Pol (mit Schraube) - Überganswiderstand - Kupferverbinder - Übergangswiderstand - Pol (mit Schraube). Die Schrauben sind Deine Messpunkte, Du misst also über ein bis zwei Überganswiderstände hinweg.

Lösung: die Auflagefläche der Pole mit den Kupferverbindern muß absolut sauber sein. Im Elweb wurden schonmal diverse Lösungen diskutiert. Ich halte nicht viel von Schmirgelpapier, die Oberfläche wird einfach zu rau. Es sei denn allerfeinstes Nassschleifpapier. Besser noch nach meinem Geschmack wäre ein Reinigen mit Watte / Polierwatte und Kontaktspray. Nach dem Zusammenbau evtl. dünn Polfett verwenden, damit die Verbindungsstelle sauerstofffrei bleibt.

Bevor Du das machst: weitere Ideen einholen, es kann sein, dass jemand eine bessere Lösung parat hat!

[Martin-6pac]

Danke für Eure Antworten!

Damit hab ich nicht gerechnet, dass zwischen Pol und Verbindungsbrücke Spannung abfallen kann.
Hatte gedacht, dass der Druck der Schraube für einen guten Kontakt ausreichen würde. Ich versuche mal eine Messung zwischen Pol und Verbindungsbrücke hinzubekommen.

[STW]

Jepp, das ist eine gute Messung. Evtl. ist auch nur eine Seite betroffen. Mir ist mal ein Malheur passiert, ein Ringschuh ist beim Zusammenbau unterhalb des Kupferverbindes eingebaut worden. Das gab lecker Hitzeentwicklung mit verschmorter Isolierungskappe und so Späßchen wie ausgeglühter Schraube. Und das bei nur 50A ...

Eins fällt mir auf den Fotos noch auf: das Kupfergeflecht. So wie das dazwischen hängt wird es keinen ordentlichen bzw. gleichmäßigen Anpressdruck geben, weil das Zeugs federt. Damit ist dann auch u.U. die Auflagefläche des Kupferverbinders nicht plan auf dem Zellpol. Schmeiß das Zeugs raus. Lieber noch eine größere Unterlegscheibe zwischen Schraube und Balancermodul, dann kannst Du das etwas fester tackern ohne Gefahr des Platinenbruches. Ggf. auch unterhalb des Balancers eine dickere Unterlegscheibe, weil die Platinen sich doch erheblich gegen die Wölbung des Kupferverbinders verbiegen.

Was mir auch nicht so gefällt ist der Schmorpunkt auf dem rechten Balancer, links vom fetten Leistungswiderstand. Das sieht nach durchschmorter Leiterbahn aus.


Neugier: woher hast Du Deine Zellen geordert?

[Martin-6pac]

@STW
Danke für die Ratschläge! Die Schmorpunkte sind mir auch schon aufgefallen, ich weiß jedoch nicht woher die kommen.
Versteh auch nicht warum an der Stelle eine solche Hitzeentwicklung entsteht.
Das Kupfergeflecht habe ich reingemacht um Provisorisch den Spannungsabfall etwas zu kompensieren. Ein bischen hat es auch geholfen.

Die Akkus habe ich über evcomponents bestellt. Letztendlich kamen Sie aber direkt aus China. Den Import kann ich aber nicht empfehlen, hab mich dumm und dämlich gezahlt (Zoll, EUSt, Lagerkosten, Abladekosten etc.).

[STW]

Das Kupfergeflecht kaschiert nur etwas die Übergangswiderstände.

Wir hatten: Pol (mit Schraube) - Übergangswiderstand - Kupferverbinder - Übergangswiderstand - Pol (mit Schraube)

Mit dem Kupfergeflecht hast Du eine Parallelverbindung von Schraube zu Kupferverbinder gelegt, das brückt den Übergangswiderstand, aber letztendlich wird bei bis zu 100A das Kupfergeflecht gerade an den Kontaktpunkten zu Schraube und Kupferverbinder kräftig warm werden.

[gervais]

Jo, ich schliesse mich an. So wird das nichts. Der Anpressdruck auf die Kontakte ist nicht gleichmässig. Mein Vorschlag , Balancer Platinen raus, mit Fahnen aus flachem Kupferblech versehen (anlöten) und mit STWs beschriebenen Maßnahmen (Kontakt 70 und Co.) behandeln, wieder unterschieben (die Kupferblechfahnen) und saftig festziehen. Pol>Kupferblechfahne>Scheibe>Schraube.
Die verschmorte Balancer Einheit würde ich wechseln.

[STW]

"Saftig festziehen" hat seine Grenzen bei den Akkukonstrukten. Was sich nicht mitbewegen darf, ist die Polmutter (wenn es die gibt) oder gar deren Innenleben. Im Inneren der Akkus sind wahrscheinlich mehrere Tütenakkus parallel verbaut, und die haben überlicherweise nur "Folienleiter", also jeweils einen Metallstreifen / Metallfahne pro Pol, die in einer Art Quetschverbindung an jedem Pol ihren halt finden. Dreht sich die Quetschverbindung, können die Metallfahnen ein- oder abreißen.
Wären die chinesischen Ingenieure etwas deutscher angehaucht, würde auf irgendeinem Datenblatt stehen, mit welchem Drehmoment die Schrauben maximal angezogen werden dürfen. Da es da wohl keine Info zu gibt, heißt es also festziehen, ohne dass sich irgendwo Bewegung ergibt. Im Zweifelsfall also nicht zu fest, nach ein paar Tagen nochmals nachkontrollieren und leicht nachziehen.
Weiterhin bietet sich alle paar Wochen bis Monate eine Sichtkontroller an. Schmorspuren, ausgeglühte / dunkle Schrauben weisen auf Hitzepunkte und schlechte Verbindungen hin, die unbedingt zu korrigieren wären. Ist mir nur einmal passiert, seitdem ist Ruhe, aber trotzdem kommt alle paar Monate der Akkudeckel runter, und sei es nur, um mich an den teuren Akkuklötzchen auch mal optisch zu erfreuen.

[gervais]

Öhem, mit saftig waren eher 2-3Nm denn 10 gemeint... die meisten sind eher zu zaghaft. Wobei Deine Warnung durchaus angebracht ist.