Laden eines LiFePo-Blocks bei niedrigen Temperaturen und "gepolstert, fest und sicher montieren"

Aha, dann weiß ich jetzt ja, wen ich bei solchen Fragen in Zukunft ansprechen kann. Danke für die Aufklärung.

Grüße, Tom

Hallo Gernot, danke für die Bilder. Ich bin zwar kein Freund von Holzgehäusen, aber deines sieht wirklich sehr gelungen aus. Besonders mit dem BMS oben drauf, so dass es super zugänglich ist. Wie ist die Befestigung gelöst?

Ein Hinweis noch von mir zur Verlegung der Balancer-Kabel, weil ich da viel zu oft dem Grauen in die Fratze gucken musste: Es ist für Sicherheit und Zuverlässigkeit der Batterie sehr wichtig, dass alle Balancer-Kabel sauber verlegt und befestigt werden. Bitte weit genug von Schraubgewinden und scharfkantigen Metallteilen entfernt verlegen und dann ordentlich mit Kabelbindern befestigen, sonst scheuert sich die Isolierung der Kabel ggf. durch. Wenn hier ein Kurzschluss oder eine Unterbrechung stattfindet, rauchen schnell die Kabel, bzw. die Batterie fällt aus. Gerade im mobilen Betrieb in Kraftfahrzeugen sind die dort auftretenden dynamischen Kräfte und Vibrationen nicht zu unterschätzen.

Grüße, Tom

habe eine frage ich habe in mein seniorenmobil 2x12volt und 100ah eingbaut ,früher hatte ich 2x12volt 75 ah blei-gel batterien in dem mobil. meine frage mit den blei-gel batterien bin ich ungefähr 40-45 kilometer gefahren. wie weit könnte ich dann mit den life po 4 batterien fahren 2x12volt und 200 ah? ist vieleicht etwas blöd meine frage, aber vieleicht kann es mir einer schreiben.

Rein rechnerisch 45km / 150Ah x 200Ah = 67km.

Praktisch aber deutlich weiter. Wie weit genau, hängt vom Zustand der Bleibatterien zu dem Zeitpunkt ab, an dem Du festgestellt hast, dass Du damit 45km weit fahren konntest. Wenn die zu diesem Zeitpunkt vielleicht noch 50% effektive Kapazität besaßen, dann sollte sich die nun mögliche Fahrstrecke entsprechend gegenüber der errechneten neuen Reichweite in etwa verdoppeln. Aber da ich den Zustand der Bleibatterien nicht kenne, kann ich dazu leider nichts weiter schreiben.

Aber Du könntest mal die Stromaufnahme des Antriebs messen, wenn das Seniorenmobil normal gefahren wird. Anhand dieser - durchschnittlichen - Stromaufnahme sollte recht einfach eine einigermaßen genaue realistische Einschätzung der zu erwartenden Reichweite möglich sein.

Grüße, Tom

Hallo Gernot,

diese Fragen sind diejenigen, die hier von LiFePO4-Anfängern am häufigsten gestellt werden. Es gibt auch schon mehrere Antworten darauf, daher hier nur in Kürze:

LiFePO4-Zellen haben einen sehr geraden Spannungsverlauf, der nur am Ende der Entladung bzw. an Ende der Aufladung" senkrecht geht", wie ich das immer nennen. Hier die Grafik dazu:

Wenn die Zellenspannung beim Laden 3,45V überschreitet, wird sie sehr schnell weiter ansteigen, bis das BMS den Ladestrom dann bei Erreichen der eingestellten Ladeschlussspannung (meist 3,65V) abschaltet. Nun muss man sich aber vor Augen halten, dass die vier Zellen einer 12V-LiFePO4-Batterie alle vier kaum je exakt dieselbe Kapazität haben werden. Die eine hat vielleicht 100%, die nächste 99%, die dritte vielleicht 102% usw. Das sind die völlig normalen fertigungsbedingten Unterschiede zwischen den Zellen. Da aber in einer Reihenschaltung alle Zellen zwangsläufig exakt denselben Ladenstrom bekommen, steigt der Ladezustand aller Zellen auch gleichmäßig an, nur dass eben die Zellen mit etwas kleinerer Kapazität als erste diesen Bereich der stark ansteigenden Zellenspannung erreichen werden.

Der interne Balancer des BMS versucht die so entstehenden Spannungsunterschiede beim Laden auszugleichen, kann dies aber aufgrund seines kleinen Ausgleichsstroms nur sehr langsam. Daher ist er auch nicht in der Lage, diese durch die Kapazitätsunterschiede bedingten, beim Laden zwangsläufig entstehenden Spannungsunterschiede auszugleichen. Zudem arbeitet ein passiver Balancer, wie er in BMS eingebaut ist, nur innerhalb der Zeit, während der ein Ladestrom fließt, nicht jedoch in den Ruhezeiten, was seine Wirksamkeit in diesem oberen Ladungsbereich zusätzlich einschränkt.

Kurz: Dieses Verhalten ist also völlig normal und kein Grund zur Beunruhigung.

Auch die Statusmeldung des BMS, dass die Spannung dieser oder jener Zelle "hoch" sei, ist keine Fehler-, sondern einfach nur eine Statusmeldung. Ebenso könnte das Auto beim tanken melden, dass der Tank nun "voll" sei. Kein Grund sich sofort zu Boden zu werfen und die Hände schützend über dem Kopf zu verschränken: Da wird nichts explodieren, die Batterie ist einfach nur voll aufgeladen.

Der Aktivbalancer-Schalter unten im Menü der App bezieht sich auch nur auf einen eventuell angeschlossenen Daly-Equalizer, den Du nicht hast. Entsprechend gibt es dort für Dich auch nichts einzustellen. Diese App-Funktion ist leider etwas mangelhaft dokumentiert und daher sehr missverständlich, weil es fast jeder zunächst als Bestandteil des normalen Daly-BMS missversteht. In Wirklichkeit kann man diese extern erhältlichen Daly-Equalizer nur auch mit Bluetooth-Transceivern versehen, an denen dann gar kein BMS sondern nur der Equalizer angeschlossen ist und dann funktioniert diese App eben mit dem Equalizer und genau dieser Funktion. Nur dass der ganze Rest der App, die ja nur das BMS selbst betrifft, beim Equalizer wiederum komplett funktionslos ist. Eine Extra-App für den Equalizer wäre sicherlich weniger verwirrend gewesen...

Fazit:

1. Gegen die beim Laden im oberen Spannungsbereich auffallend stark auseinander driftenden Zellenspannungen kann und braucht man nichts zu unternehmen. Das ist bei jeder mehrzelligen LiFePO4-Batterien genauso, außer man hat eine Batterie mit sehr sorgfältig selektierten Zellen exakt gleicher Kapazität vor sich, was sich aber aus Kostengründen nur zur Vermeidung dieses auffälligen Drifteffekts bei Erreichen der Vollladung nicht lohnt.

2. Nicht von den App-Entwicklern verwirren lassen, wegen des Menüpunkts "Aktiver Ausgleich", der nur in Verbindung mit Daly Equalizern funktioniert.

Grüße, Tom

Glaube ich nicht. Dieses weglaufen der schwächsten Zelle bei Annäherung an den Ladeschluss passiert mit jeder Ladestromquelle in ähnlicher Weise. Weshalb es sich ja auch nicht um einen Fehler handelt, sondern um das normale Systemverhalten.

Grüße, Tom

Wenn bei LFP-Zellen Zellenspannungen von 3,5V und darüber vorliegen, sind sie natürlich voll. Wenn dann ein Ladezustand (SoC: State of Charge) von deutlich unter 100% angezeigt wird, ist klar, dass die Anzeige falsch sein muss. Dieses Thema von oft grob falsch angezeigtem SoC bei BMS ist hier immer wieder Gegenstand von Diskussionen und hat technische Gründe: Der Ladezustand einer Lithium-Batterie lässt sich wegen ihres speziellen Spannungsverlaufs nicht einfach messen, sondern nur durch Bilanzierung errechnen. Das BMS muss also protokollieren, wie viel Strom über welche Zeit in die Batterie hinein oder heraus fließt, um so zu errechnen, wie groß der Ladezustand ist. Das Problem ist hierbei, dass kleine Ströme von BMS nicht mehr korrekt gemessen werden können. Länger fließenden Ströme unter 1A werden von BMS wegen ihrer konstruktiven Auslegung nicht mehr erkannt und können daher auch nicht zur Bilanzierung des Ladezustands herangezogen werden. Das kann im Extremfall so weit gehen, dass eine konstant sehr langsam entladene Batterie nach einer Weile zwar nahezu leer ist, aber immer noch ein absurd hoher Ladezustand angezeigt wird. Oder umgekehrt, wenn die Aufladung mit sehr kleinem Strom erfolgt, das BMS diesen nicht registrieren kann und entsprechend bei fast voller Batterie noch immer ein unsinnig kleiner SoC angezeigt wird. Die Stromauflösung von BMS endet bei etwa 1A und geringere Ströme kann es eben nicht mehr messen. Statt dessen gehen BMS bei so geringen Strömen immer von einem Stromfluss von 0A aus und damit erfolgt dann natürlich keine Bilanzierung des SoC mehr und der angezeigte SoC rutscht zunehmend ins Absurde. Erst bei Erreichen der Lade- bzw. Entladeschlussspannung wird der Ladezustand vom BMS dann hart auf 100%, bzw. auf 0% gesetzt.

Batterie-Computer haben dieses Problem nicht, bzw. nur in sehr geringem Maße bei sehr kleinen Strömen unter 100mA oder auch erst unter 10mA, weil sie eine völlig andere konstruktive Auslegung haben. Bei Strömen von 10mA dauert es natürlich sehr lange, bis eine größere Abweichung zwischen angezeigten und tatsächlichem SoC vorliegt. Wenn ein Batterie-Computer dann aber trotzdem durch eine erhebliche Falschanzeige auffällt, wurde vielleicht die Kapazität der Batterie falsch eingetragen. Dann kann die Bilanzierung natürlich gar nicht korrekt arbeiten.

Ladestufen wie Absorption sind zur Berücksichtigung der Eigenschaften von Bleibatterien entwickelt worden und ergeben bei Lithium-Batterien, welche ja völlig anders arbeiten, keinen Sinn. Absorptionsladung bedeutet, dass die Ladespannung schon früh bis auf die Ladeschlussspannung der Batterie angehoben wird, wodurch bei Bleibatterien dann zunächst ein relativ hoher Ladestrom fließt und ansulfatiertes Aktivmaterial durch die hohe Spannung schnell wieder in seine Ursprungsbestandteile Blei und Bleidioxid zurückgeführt wird, bis der Ladestrom durch die fortgeschrittene Aufladung der Bleibatterie dann am Ende auf einen relativ kleinen Wert abgesunken ist, so dass der Lader das dann erkennen kann und auf eine niedrigere Erhaltensladespannung zurückschaltet. Da Lithium-Batterie ihre Spannung "eisenhart" halten, nehmen sie dann allen Ladestrom auf, den sie kriegen können und es ist vor Erreichen des tatsächlichen Ladeschlusses gar nicht möglich, die Ladespannung auf Höhe der Ladeschlussspannung hochzufahren, weil dem Ladegerät schlicht die Puste ausgeht: Es kann gar nicht so viel Strom liefern, als dass die Spannung der Lithium-Batterien schon bei niedrigem Ladezustand bis auf die Ladeschlussspannung ansteigen würde. Zudem es bei Lithium-Batterien auch keine Degradation durch Sulfatierung gibt und entsprechende Gegenmaßnahmen, also Versuche einer Desulfatierung durch spezielle Ladestufen, keinen Sinn ergeben. Laden kann man Lithium-Batterien mit solchen für Bleibatterien entwickelten Ladegeräten aber meistens trotzdem.

Achso, dies noch: Das deutsche Wort "zu" scheint den Chinesen große Schwierigkeiten zu bereiten, weil die Chinesische Sprache ganz anders aufgebaut ist. Deshalb sollte man den bedeutenden Unterschied im Deutschen zwischen "hoch" und "zu hoch" bei der Interpretation solcher Meldungen schlicht vergessen. Da ein BMS verhindert, dass die Zellenspannungen "zu hoch" ansteigen oder "zu niedrig" fallen, weil es die Batterie sofort abschaltet, falls die zu geschehen droht, macht die Formulierung einer "zu hohen" Zellenspannung natürlich auch keinen Sinn. Genauso, wie ein Benzintank ja auch nur "voll" oder "leer" sein kann, oder irgendetwas dazwischen, aber eher selten "zu voll" oder "zu leer" ist. Das sind also schlicht Übersetzungsfehler, die immer wieder bei der Übersetzung aus dem Chinesischen ins Deutsche passieren und die Benutzer dann natürlich, aber unsinnigerweise, beunruhigen. Fazit: Die Spannung darf gerne "zu hoch" oder "zu niedrig" werden, die Zellen sind dann einfach nur voll, bzw. leer. Das ist das ganze Geheimnis.

Grüße, Tom

Doch, man kann den Ladezustand über die App auch von Hand auf beliebige Werte setzen:

/Parametereinstellungen/Zelleigenschaften/SOC Setup

Das BMS gleich die Zellen ja aus, so dass es eigentlich keinen besonderen Handlungsbedarf gibt, dies besonders zu forcieren. Nur ist es so, dass eine Batterie aus mehreren in Reihe geschalteten Einzelzellen besteht, die sich alle ein wenig voneinander unterscheiden. Da besteht eine 12V/100Ah-Batterie z.B. aus vier in Reihe geschalteten Einzelzellen, von denen eine vielleicht 100Ah Kapazität hat, eine andere 98Ah, und wieder andere dann 102 und vielleicht 103Ah. Ganz gleich sind die Zellen ja nie. Nun muss man sich aber mal fragen, was passiert, wenn man Zellen mit 98Ah, 100Ah, 102Ah und 103Ah zu einer Batterie in Reihe schaltet.

Nehmen wir mal an, die Zellen sind zum Zeitpunkt des Zusammenbaus alle leer gewesen und wir laden diese Batterie dann auf. Dann ist es klar, dass die Zelle mit der geringsten Kapazität die erste sein wird, die an ihre Maximalspannung anstößt. Das mag dem Benutzer dann so erscheinen, als sei die Batterie schlecht ausbalanciert, aber in Wirklichkeit sind die Zellen nur "on low" balanciert, sie sind also leer aneinander angeglichen worden.

Dasselbe Ergebnis bekommt man, wenn man Zellen "on top" balanciert, also alle einzeln randvoll bis auf Ladeschlussspannung auflädt und die Batterie dann entlädt: Wieder wird die Zelle mit der kleinsten Kapazität die erste sein, die an die mindestzulässige Entladeschlussspannung anstößt, während die anderen Zellen mit höherer Kapazität noch eine höhere Spannung aufweisen. Man müsste also ständig Ladungen zwischen den Zellen hin und herschieben, um solche Spannungsabweichungen zu verhindern. Für diesen Zweck sind Equalizer recht hilfreich, aber zu 100% schaffen auch Equalizer es nicht, die Zellenspannungen immer gleich zu halten, so dass besonders harmoniebedürftige Naturen sich nicht mehr an auseinanderlaufenden Zellenspannungen stören.

Fazit: Geringe Unterschiede in den Zellenspannungen, bzw. auch mal größere Unterschiede in den oberen und unteren Ladungsbereichen spielen in der Praxis keine Rolle und stören nicht. Erst wenn die Zellenspannungen auch im mittleren Spannungsbereich um mehr als ein paar Millivolt auseinanderlaufen, sollte man nachschauen, was da los ist und ob es sich wirklich um eine echte Disbalance handelt.

Grüße, Tom

Servus,

sorry, dass ich die Unterhaltung störe.

Auffallend ist, dass immer Zelle 2 etwas nachhängt.

Wie stark sind die Zellen verpresst?

Ich habe sowas wie 3000N in Erinnerung.

Eine kleine, nicht sichtbare bauchartige Verformung verändert schon den Innenwiderstand.

Da ja alle Verschraubungen geöffnet und mit dem Kiloschlüssel nachgezogen wurden, sollte das passen.

Ich würde:

• die Kapazität in der App um 10% reduzieren, also 280Ah einstellen. Das sollte jede Zelle erreichen. Das ändert nix an der Zelle, ist aber gut für das Gemüt, wenn noch etwas Reserve vorhanden ist.
• die Ladeendspannung auf 3.60V
• mit ganz geringem Strom mit einem regelbarem Netzgerät auf 4x 3.6V = 14.4V laden. Sollte das BMS den chg channel abschalten, ist dann nicht mehr grün, den Ladestrom weiter reduzieren.
• probeweise einen aktiven Balancer von microcharge.de verwenden.
• Geht die Anzeige noch immer nicht auf 100% dann mit einem klick in der App auf 100% setzen. Das ändert nix an der Batterie, ist aber gut für das Gemüt.
• Entladung auf 3.00V bringt nix in oberen Bereich

Woher ich das weiss? Try and error, über Jahre

Meine Systeme laufen über Jahre problemlos, ich bin mir bewusst was ich von der LiFePo Technologie erwarten kann. Ich habe wegen Bedienfehler einmal eine Zelle in den Überdruck getrieben, seither verwende ich die Zellen nur stehend. Das austretende Elekrtolyt hat eine riesen Sauerei verursacht.

Ich weise ausdrücklich darauf hin, dass dies meine Meinung ist, die nicht auf technischen Untersuchungen beruht, und nicht mit der Meinung anderer decken muss und wird.

Habt Spass mit dieser tollen Technologie, ich habe das.

lg

Manfred

Zitat von Kantndriver

Hallo Manfred,

danke für die Anregungen und Kommentare. Ich habe die Zellen aus Platzgründen liegend einbauen müssen (unter dem Beifahrersitz in einem Sprinter 901). Wie hast Du die Zellen denn in den Überdruck gebracht?

Schöne Grüße

Gernot

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Servus Gernot,

Fehler zwischen den Ohren und laden ohne BMS, wer braucht denn das? Bei unabsichtlich ca. 4V gab es ein zischendes Geräusch, zuerst an einer Zelle, und letztendlich an 3. Nix passiert, ich war in er Nähe. Seither habe ich mächtig Respekt vor Überladenen LiFePo. Der Schreck ist geblieben, und die Erkenntnis, mich von Grenzen fernzuhalten. Und der Hinweis, damit muss ich mich beschäftigen. Ich lade meine LiIon Taschenlampen, Fahrrad- und Werkeugakkus nur auf 4.1V und meine LiFePo mit Einzelzellenübewachung nur auf 3.60V. Schau Dir mal die üblichen Spannungen am Handyakku an, z.B. mit myphoneexplorer.

Für das Verständnis sind die Lade- und Entladespannungskurven von Tom sehr hilfreich.

Also immer mit aktivem BMS, auch zu testzwecken, und LiFePo nicht im LiIon Modus.

Was ich nicht weiss, muss ich glauben.

Frag mich, ich kenn mich aus

lg

M.

Nanu?

Ich war mit einer LiFePO4-Zelle versehentlich schon bei 4,2V, da ist nicht mal mehr nennenswert Ladestrom geflossen. Die Zelle lies sich also problemlos bis auf 4,2V hochladen.

Klar, dass hierdurch die Zelle mittelfristig geschädigt wird. Aber dass es deshalb gleich zur Auslösung der Überdruckventils kommt, kenne ich so wirklich nicht. Da müsste dann zumindest auch über längere Zeit ein erheblicher Ladestrom geflossen sein, denn so ganz aus heiterem Himmel fliegt einem eine LFP-Zelle nicht um die Ohren. Die muss auch ordentlich heiß geworden sein. Und um sie heiß zu kriegen, braucht es über längere Zeit eine höhere Ladeleistung.

Kann natürlich auch eine stärker abweichende Zellenchemie gewesen sein. Lithium-Zellen sind ja zuweilen extrem verschieden in ihrer Spannungslage, dem Innenwiderstand und anderen elektrischen Details.

Grüße, Tom