Mal wieder mangelhaftes Zellenbalancing

  • Hallo Tom,


    ich hatte mich ja schon vor ein paar Wochen gemeldet, weil meine 180Ah Ultimatron (am 25.03. incl. Ladebooster bei dir gekauft) bei Landstrom-Anschluß in OVP ging und der Ladebooster gepiept hatte. Ursache war letztlich eine Zellen-Disbalance, der Zellenblock Nr.3 hinkte immer um gut 120mV hinterher. So kamen im Lauf der vorangegangenen Wochen über 40 OVPs zustande.

    Danach habe ich mich intensiver mit der Thematik Zellenbalancierung beschäftigt und im wohnmobilforum.de um Rat gefragt. Da hat man mir Info gegeben, dass wenn sich im Ladezustand (bei 14,4V Ladeschlußspannung) die Zellen nicht auf max. 20mV Differenz ausbalancieren würden, da wohl eine Zelle nicht in Ordnung sei und ich einen Austausch des Akkus einleiten sollte. Allerdings kommt mein Akku nicht über 14,2V hinaus, dann macht das BMS zu. Eine weitere Info aus dem Forum war, dass am Anfang eine sog. Initialbalancierung gemacht werden sollte mit sehr niedrigen Strömen, dann könnten sich die Zellen besser ausgleichen ?

    Der Akku hat erst 4 Ladezyklen, und da ich über eine Tauschprozedur genauso wenig erfreut bin wie du, deshalb nun meine Frage, wie sollte ich zunächst vorgehen ?

    Status:

    EBL ist inzwischen auf Gel umgestellt, da kommt der Akku mit Landstrom auf max. 14,1V.

    Am Victron SR kann ich bis max.14,3V gehen.

    Charge-Balance am BMS ist "off".

    Anbei die Screenshots der App. Ohne Stromzufuhr ist die Zellendrift max. 20mV, sobald Strom dran ist steigt die Drift auf aktuell 90mV . D.h. sie hat sich zwar mittlerweile um ca. 30 mV verringert, aber so kommt der Akku nach wie vor nicht über 14,3V Gesamtspannung.

    Nun meine Bitte:

    Kannst du mir bestätigen, dass das soweit in Ordnung ist und der Akku sich im Laufe von weiteren Ladezyklen zunehmend ausbalancieren wird oder, ob ein Fehler vorliegt und der Akku tatsächlich getauscht werden sollte.

    Falls du mir mitteilst, dass alles okay ist und es noch weitere Zyklen braucht, bin ich gerne bereit, noch abzuwarten und auf deine Aussagen zu vertrauen.

    Grüße und danke im Voraus

    Armin

    PS: Wenn du noch weitere Infos von mir benötigst, schicke ich gerne.




  • Hallo Armin,


    was Du da mitgeschickt hast, sieht völlig normal aus. Da liegt gar keine mangelhafte Balance vor, das ist einfach normal so. Eine ausgeglichene Zellenbalance kann sich nur im mittleren Ladungs- und Spannungsbereich ergeben, wo die Entladekurve einer LiFePO4-Akkuzelle flach ist. Zum Ende der Ladung wie auch zum Ende der Entladung werden die Kurven beim LiFePO4-Akku aber steil und dann laufen die Spannungen teilweise erstaunlich weit auseinander.



    Dennoch total normal: Eine Zelle der Reihenschaltung hat die geringste Kapazität aller Zellen und diese Zelle wird immer diejenige sein, die als erste voll und ebenso als erste leer ist. Genauso verhält es sich mit der stärksten Zelle einer Reihenschaltung, denn diese ist immer die letzte Zelle, die voll aufgeladen ist und die letzte, die leer ist. Eine Fehlbalance wird dadurch aber noch gar nicht angezeigt, sondern sich erst dadurch äußern, dass z.B. Zelle A immer als erste leer ist, Zelle B aber immer als erste voll. :/ In diesem Fall wäre klar, dass der Ladezustand von Zelle B permanent über dem Ladezustand von A liegt und ein Balancer oder Equalizer sollte dann versuchen, die Ladezustände beider Zellen einander anzugleichen. Wobei man natürlich bei der geforderten Präzision die Kirche im Dorf lassen sollte, denn bis zu etwa 5% Abweichung des Ladezustands (was durchaus 15-20mV im mittleren Ladezustandsbereich entsprechen kann!) zwischen den Zellen spielen bei normalen Anwendungen keine Rolle. Denn was wäre die Folge? Eine Minderkapazität von bis zu 5%, mehr nicht. Und diese würde wohl nur dann ein Problem sein, wenn man darauf angewiesen ist, eine Batterie zu 100% zu zyklisieren und 95% Kapazität für die jeweilige Anwendung nicht ausreichend sind. In diesem Fall würde ich aber eher zu einer deutlich größeren Batterie mit mehr Kapazität raten, anstatt sich einen Optimierungswolf an den 3 bis 5% Fehlbalance zu laufen. Und kaputt geht selbst bei einer groben Fehlbalance nichts. Es ist eher "die Harmonie störend". ||


    Bei Bleibatterien hat die Zellenbalance komischerweise niemanden interessiert. Naja, man kannte sie ja nicht, weil es keine Apps gab, welche die Zellenspannungen auf das Millivolt genau (1mV = 1/1000tel Volt!!) angezeigt haben. Heute steht bei vielen die Welt schon Kopf, wenn da mal 20mV Spannungsunterschied herrschen.


    Hab ich übrigens schon die Geschichte von den Kühlwasser-Temometern erzählt? Nein? Also:


    „Früher“ hatten Autos eine Kühlwassertemperaturanzeige, wo ein Zeiger ganz simpel die Kühlwassertemperatur angezeigt hat. Diese Geräte waren nicht sonderlich genau, aber gut ausreichend zur Information des Fahrers. Allerdings neigt diese Analogtechnik mit der Zeit zum driften. Es ist also nichts besonderes, wenn der Zeiger des Temperaturinstruments mal eine Zeigebreite neben der Mittelstellung steht. Und erst recht ist es kein Problem, dem man abhelfen müsste. Trotzdem fuhren viele Käufer mit ihren Autos genau deswegen in die Werkstätten und forderten Abhilfe, „weil das ja so nicht in Ordnung sein könne“. Das hat die Hersteller entweder viel Geld (Sensor und/oder Instrument austauschen), oder Kunden gekostet. Später hat man das Problem dann elegant durch technische Hilfsmittel so „gelöst“, dass man die Anzeige im mittleren Bereich absichtlich ungenau gemacht hat, indem man ihr eine notorische Drift zur exakten geometrischen Mitte der Anzeige verordnete. Die Genauigkeit der Temperaturanzeige ist dabei natürlich nebensächlich, jedenfalls so lange gewisse kritische Grenzwerte von der nun ab Werk eingebauten Anzeigetoleranz nicht überschritten werden, zeigen die modernen Instrumente immer stur und exakt Mittelstellung. Seitdem kommt niemand mehr und verlangt diesbezüglichen Arbeitseinsatz. Leider wird man nun auch etwas später gewarnt, wenn der Motor zu heiß wird...



    Oh mein Gott: Eine Warnung! :P


    Fazit:

    Die Anwender wollen weder eine Temperaturanzeige in °C, noch eine Zellenspannungsanzeige in mV, denn damit können die meisten einfach nichts anfangen. Schließlich sind nicht alle Batterieanwender zugleich auch Ingenieure. Sie wollen viel mehr wissen, ob alles in Ordnung ist, oder ob sich irgendwo ein Problem ankündigt. Leider haben die Konstrukteure von BMS-Apps das bisher nicht begriffen, oder waren nicht in der Lage, etwas Entsprechendes zu konstruieren.


    So vielleicht! 8)


    Grüße, Tom

  • Hallo Tom,


    danke für deine schnelle Antwort. Das beruhigt mich auf jeden Fall.

    Trotzdem noch eine Frage:

    Die häufigen OVPs habe ich bei Solar und EBL-Landstrom (hier Umstellung auf Gel) in den Griff bekommen. Hier gibt's nur noch max. 14,2V, da ich gelesen habe, dass die häufigen OVPs dem System nicht gut tun.

    Falls allerdings die über den Ladebooster noch zustande kommen, denn der ist ja auf Lifepo eingestellt = Ladeschlußspannung > 14,2V , was sollte ich dann machen bzw. wie wäre dann am Booster die bessere Dip-Schalter Einstellung ?


    Grüße, Armin

  • Eine Frage: Was genau heißt OVP? Over Voltage Protection? Das wäre auch kein Problem. LiFePO4-Zellen dürfen problemlos bis 3,65V geladen werden. Dann schaltet bei der Ultimatron das BMS ab (Daly gestattet sogar bis zu 3,75V/Zelle), um einen weiteren Anstieg der Zellenspannung zu verhindern. Man kann auch bis 3,7 oder 3,8V oder noch höher laden (ich hab schon mal versehentlich über Stunden 4,5V auf Zellen gegeben, ohne dadurch irgendwelche Nachteile bemerkt zu haben…).


    Ich selbst lade LiFePO4-Batterien zu Testzwecken regelmäßig bis zur Abschaltung durch das BMS. Oder bei Ladung parallelgeschalteter Zellen mit dem 250A Hochleistungsnetzteil bei 3,65V. Dabei sind keinerlei Schwierigkeiten zu erwarten. Ohnehin sind LiFePO4-Zellen absolut nicht störanfällig. Ärger machen nur immer die Smartfon-Apps.


    Was allerdings ganz erheblich nervt sind Ladebooster die völlig sinnfrei piepsen, wenn das BMS die Batterie abschaltet und der Ausgang des Boosters dann „in der Luft hängt“. Das halte ich aber für einen derben Konstruktionsfehler des Boosters. Denn die Batterie selbst stört das in keinster Weise.


    Um die Abschaltung des BMS bei Erreichen der Ladeschlussspannung zu verhindern, müsste man die Ladeschlussspannung des Ladeboosters unter die Ladeschlussspannung des BMS absenken. Ich weiß jetzt nicht, welche Version des Ladeboosters Du besitzt, die DIP-Schalter-Stellungen, mit denen man den Batterietyp und damit die Ladeschlussspannungen einstellt, haben sich zwischenzeitlich geändert.


    Grüße, Tom

  • Die Firma Liontron ist bei mir zwar wegen ihrer überhöhten Preise und unseriösen Geschäftspraktiken in Ungnade gefallen, aber eins muss ich ihnen lassen: Sie beschäftigen Psychologen im Design der Batterie-Apps. Denn besser kann man es nicht machen:



    Beruhigende Farbkombination und der mütterlich lullige Hinweis, dass alles gut sei. So mögen selbst chronisch ängstliche Naturen ihre Batterie-Apps. Super gemacht Firma Liontron.:thumbup:


    Bei dieser Tscheina-App hat dagegen nicht nur ein Harmonie-Terrorist die Farben Blau, Grün und Rot zusammengerührt, er hat auch noch einen sinnfreien Panikmodus mit eingebaut:



    ||

    Das Feld der Zelle Nr. 4 legt schon durch seine rote Farbe nahe, dass ein Feehler vorliegt.


    "Schnell wegrennen und auf den Boden legen: EXPLOSIONSGEFAHR!" :rolleyes:


    Schaut man jedoch genauer hin, stellt man fest, das hier jegliche Panik unangebracht ist, denn obwohl die Batterie wirklich randvoll geladen ist, liegen die Zellenspannungen nur um winzige 35mV auseinander. Ein ganz hervorragender Wert, der auf perfekt ausgeglichene Zellen hindeutet! Was mal wieder klar macht, wie der Mensch tickt: Rote Farbe in Statusmeldungen wirkt direkt auf den Gefühlsbauch und löst unangenehme Alarmstimmung aus, die der Verstand nach genauer Analyse der Zellenspannungen erst mühsam wieder einfangen muss. Dazu ist dann aber auch noch das - nicht mitgelieferte - Wissen erforderlich, dass "nur" 35 tausendstel Volt Spannungsunterschied zwischen niedrigster und höchster Zellenspannung bei Vollladung ein ausgezeichneter Wert ist, über das der unbedarfte Lithium-Neuling natürlich nicht verfügt. In der Folge gehen die Käufer oft instinktiv von einem Batteriedefekt aus und wollen die kaputte Batterie umtauschen oder zurückgeben. :motz:Dabei fehlt den Batterien nicht das geringste.


    Oder Daly mit ihrer bekannten App:



    Schon wieder ROT als Farbe einer simplen Statusmeldung, dabei sind die prallvollen Zellen bei nur 24mV Spannungsunterschied wunderbar ausgeglichen und es gibt nicht das geringste Problemchen.


    Also liebe App-Programmierer: Habt Erbarmen mit den Usern! Nicht jeder versteht sofort den technischen Hintergrund und wertet deshalb "Metasignale" wie knallige Farben oder Warnsymbole übermäßig ängstlich, was bei euren Apps aber leider oft vor die Wand führt.


    Grüße, Tom

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