Wichtiges zur Ladung von LFP / LiFePO4-Akkus

    Moin, es ist mir unangenehm zu fragen da ich nicht in diesem Shop gekauft habe, aber bei der suche im Internet Stoße ich immer wieder auf dieses Forum.


    Deshalb stelle ich einfach mal die Frage, ich schmeiß auch gern etwas via PayPal in die Kaffeekasse.



    Also, ich habe ein Schlauchboot mit Elektromotor. Nun habe ich mir 2 mal 100Ah Lifepo4 Batterien gekauft, sowie ein passendes Ladegerät (20A).

    Ich habe beide Batterien einzeln aufgeladen, laut dem Ladegerät (Leuchtet Grün) sind die Batterien Voll.

    Wenn ich nun aber mit meinem Multimeter an den Polen messe, gibt er mir eine Ruhespannung von exakt 12,73V aus und das bei jeweils beiden Batterien! (natürlich habe ich jede Batterie einzeln gemessen)


    Laut der "Ladezustand Tabelle" vom Hersteller entspräche das einem Ladezustand von unter 25%.


    Ist das so Ok?

    Muss das BMS ggf. erst noch die Einzelnen Zellen ausgleichen?

    Liegt vielleicht ein Defekt am Ladegerät vor?

    Liegt vielleicht ein Defekt an meinem Multimeter vor? (Leihe mir später mal ein anderes)


    Ich habe die Akkus gerade neu gekauft und das erste mal geladen, bisher kamen sie noch nicht zum Einsatz.

    Ich habe jetzt auch etwas schiss sie zu benutzen da ich sie auch Parallel schalten will.

    Bin auch nicht mit den LiFePo Eigenheiten vertraut, bei der Blei Säure Batterie war das alles irgendwie verständlicher.


    Lg Jan

    Hallo Jan,

    dass Du bei mir noch nichts gekauft hast, macht gar nichts. Fragen darf man trotzdem. :)


    Wenn Deine LiFePO4-Batterien nur 12,73V Klemmenspannung aufweisen, dann sind sie ziemlich leer, wie Du ganz richtig vermutest. Hier kann es drei Möglichkeiten geben, weshalb sie nicht voll aufgeladen werden:


    1. Das Ladegerät ist nicht für vierzellige 12,8V-LiFePO4-Batterien geeignet oder nicht passend eingestellt. Oder kaputt. -|-


    2. Die vier Akkuzellen der Batterien sind mit stark unterschiedlichen Ladezuständen in die Batterien eingebaut worden. So etwas sollte tunlichst unterbleiben, da es schwer sein kann, die Zellen in überschaubarer Zeit wieder auszugleichen, passiert bei besonders preisgünstigen LiFePO4-Batterien aber trotzdem manchmal. Die Folge einer solchen Unbalance ist, dass die Ladung vom BMS beendet werden muss, sobald die erste Zelle voll aufgeladen ist. Andernfalls würde die volle Zelle überladen werden und kaputtgehen.


    3. LiFePO4-Batterien besitzen immer ein BMS (Battery Management System), welches die Batterie überwachen und vor Falschbehandlung schützen soll. Manche BMS besitzen die Möglichkeit, Aufladung und Entladung getrennt voneinander ein- oder auszuschalten. Zwar wüsste ich nicht, wozu es gut sein sollte, aber zumindest bestünde die Möglichkeit, dass bei den BMS Deiner Batterie die Ladung abgeschaltet ist. Dies ist allerdings nur dann möglich, wenn die Batterien über ein Bluetooth-Funksystem verfügen, über das man mittels Smartfon und passender Batterie-App die entsprechenden Einstellungen vornehmen kann. Bei BMS ohne eine solche Bluetooth-Funkanbindung gibt es solch eine Funktion der richtungsabhängigen Stromabschaltung also nicht.


    Das wahrscheinlichste Szenario ist eindeutig Punkt 1: Das Ladegerät arbeitet nicht korrekt.


    Ich vermute, dass die Ladespannung nur so etwa 12,8V beträgt und deshalb keine Aufladung über diese Spannung hinaus möglich ist. Um das zu überprüfen, solltest Du die Ladespannung messen. Natürlich bei nicht angeschlossener Batterie, denn mit Batterie kann die Ladespannung nicht nennenswert höher sein als die von Dir bereits gemessene Batteriespannung von 12,73V, jedenfalls nicht, so lange die Batterie nicht voll aufgeladen ist. Also Messgerät mit dem Ladekabel verbinden und die Ladespannung messen.


    Es kann sein, dass die Messung überhaupt kein sinnvolles Ergebnis erbringt, wenn das Ladegerät über einen Verpolungsschutz verfügt. Dann lädt es leider nicht, wenn es die Batteriespannung nicht "sehen" kann, weil es ohne das die korrekte Polarität der angeschlossenen Batterie nicht überprüfen kann. Dann ist man als Elektro-Laie leider aufgeschmissen, weil man an dieser Stelle nicht weiter kommt.


    Oder vielleicht doch: Man könnte natürlich auch direkt den Ladestrom messen (der Elektrolaie beachte bitte den feinen Unterschied zwischen Spannung und Strom). Dazu muss die Ladeleitung aufgetrennt und das Strommessgerät in den Ladestromkreis mit eingefügt werden. Der Ladestrom muss also durch das Messgerät hindurch fließen. Nach diesen Messungen sollte man eine Vorstellung davon haben, was beim Laden passiert und ob überhaupt etwas passiert.


    Grüße, Tom

    Danke für deine Antwort.

    Das Ladegerät ist extra für Lifepo Akkus gedacht, einstellen kann man da allerdings nichts. Auch der Akku ist ohne Bluetooth oder sonstiger Einstellmöglichkeiten.
    Ich habe mal die Spannung direkt am Ladegerät gemessen. Er Springt immer von 0V auf 15,36V hin und her, bis nach ein paar Sekunden das Ladegerät "Störung" anzeigt.

    Ich habe für 3 Minuten mal eine H4 Birne an die Batterien gehalten damit das Ladegerät auch lädt und nicht sofort voll anzeigt.

    Der Ladestrom beträgt 7,3 Ampere

    Inzwischen zeigt die eine Batterie 13,38V und die Andere 13,49V an, das ist jetzt natürlich nicht die Ruhespannung habe ja die ganze Zeit dran herumgedoktert. Ich lasse die Batterien jetzt mal in ruhe und messe morgen dann die Ruhespannung und melde mich dann nochmal.

    Lg Jan

    Servus Jan,

    hier passt wieder mal die Standardantwort:

    Die Batterie ganz langsam laden, sodass das BMS die Möglichkeit hat, die Zellen anzupassen.

    Bestenfalls mit einem guten Labornetzteil Einstellung:

    4x 3.6V = 14.4V

    Ladestrom max. 1A

    Auf richtige Polung achten und Kurzschluss vermeiden.

    Sollte das BMS wieder die Ladung unterbrechen, dann den Ladestrom auf 0.5A

    oder weniger regeln, dann braucht es Geduld, und dann die Spannung über 24 - 48h bei 14.4V halten.

    Dann sind die Zellen einigermassen balanciert und voll geladen.

    Die Ruhespannung zeigt nicht den Ladezustand, die Spannung ist über einen weiten Ladebereich bei 3.3V / Zelle. Für den Ladezustand benötigt es einen summierenden Stromshunt, z.B. hier Da gibt es hier im Forum schon einige Beiträge dazu.

    Dann im Datenblatt der Batterien nachsehen, ob Parallelschschaltung von 2Batterien zulässig ist.

    Möglicherweise ist 24V für den Bootsmotor die bessere Lösung.

    Woher ich das weiss:

    Tom hat's mir verraten, und eigene Efahrungen.

    Entschuldige Tom für's reingrätschen.

    lg

    Manfred

    Auch dir danke Manfred für die Tipps.

    Ich kann nur leider den Ladestrom an meinem Ladegerät nicht einstellen und wenn ich sehe was so ein Professionelles/Einstellbares Ladegerät kostet, wird mir leicht schwindelig. Es gibt recht günstige China 1A Lifepo "Lade Netzteile" würden die ihren Zweck auch erfüllen?


    Also die Batterien zeigen immer noch die 13,38V und 13,42V von gestern Abend an.

    Ist das jetzt gut, schlecht? Wirklich geladen habe ich ja gestern nicht, nur kurz um den Ladestrom zu messen.


    Danke für eure Zeit und Mühen!

    Zitat von Spax

    Also die Batterien zeigen immer noch die 13,38V und 13,42V von gestern Abend an.

    Ist das jetzt gut, schlecht?


    Servus Jan,

    ja, und nein

    13.38V : 4 Zellen = 3.34V/Z Durchschnitt

    Da das BMS der Batterien nun einige Zeit hatte um anzugleichen sollte einer Ausfahrt mit dem Boot nix im wege stehen. Schlimmstenfalls schützt das BMS die Batterie, und schaltet ab. Ein Ruder sollte immer im Boot vorhanden sein.

    Die Spannung ist nur sehr bedingt eine Aussage über die Ladung SOC der Batterie.

    Warum:

    die Spannung ändert sich über einen weiten Bereich von ca. 40% - ca. 80% SOC kaum und liegt bei ca. 3.3V. Tom hatte da eine schöne Grafik dazu.

    Um die max. mögliche Ladung und Balance in die LiFePo zu bekommen wird die Spannung mit niedrigem Strom auf ca. 3.6V gebracht und dort über einen längeren Zeitraum gehalten. Dazu ist eine geeignete regelbare Stromquelle und entsprechendes el. Grundwissen notwendig, wie z.B. dieses Netzteil oder auch der Ladewutzel wobei der Ladewutzel meines Wissens bei geringer Zellspannung nicht unter 2A runterzuregeln ist.

    Woher ich das weiss:

    Informationen hier aus dem Forum und eigene Erfahrung

    just my 2cents

    lg

    Manfred

    Aber bitte daran denken, dass passive Balancer, wie sie zumeist in BMS enthalten sind, nur bei fließendem Ladestrom arbeiten. Und daran, dass BMS eine relativ hoch liegende Auflösungsgrenze des kleinsten für sie noch messbaren Stroms haben. In der Kombination bedeutet das, dass ein gewisser Mindestladestrom nicht unterschritten werden sollte, wenn man mit der Methode eines lange fließenden kleinen Ladestroms eine in starke Unbalance geratene Batterie ausgleichen möchte, denn dafür muss der Balancer natürlich aktiviert sein. In der Praxis wird man daher kaum sinnvoll unter einen Ladestrom von mindestens 1A gehen können, weil der Balancer andernfalls vermutlich gar nicht arbeitet. Der Wert schwankt natürlich je nach Batterie und darin verbautem BMS, bzw. der BMS-Version.


    Grüße, Tom

    Hier die Info zum Istzustand meines Akkus :

    Das Schwanken hat sich komplett vom Acker gemacht , du lagst also voll richtig Tom. Heut Abend hatte der Akku bei 100% 29,3V laut Solar-Ladegerät.

    Entladen wird er von 18uhr bis 8 Uhr mit knapp 140W pro Stunde ins Hausnetz (laut Einspeisesteckdose gemessen auf der 230V Seite)

    Sind in einer Nacht 1960W. Dazu kommen 340W wandlungsverluste ( mit Messgerät am Eingang Wechselrichter gemessen) .

    2300W wird so jede Nacht entladen. Morgens um 8 ( noch unter Last) hat der Akku dann 24,7 V wobei die Spannung sehr schnell steigt wenn die Last abgeschalten ist. Der Solarladeregler lädt aber dann bereits , wenn auch um 8 uhr morgens erst mit 1,5A Ladestrom.

    Am Solarladeregler kann man zur Batteriesicherheit vor Tiefentladen einstellen wann abgeschaltet werden soll , habe ich auf 24,4V eingestellt , wurde aber bis jetzt noch nicht ausgelöst. ( Wenn ausgelöst dann zeigt der Solarladeregler das an)

    Nun ja , wenn das jetzt so bleibt dann ist das Grinsen breit im Gesicht.

    Gruß Jörg

    Ja natürlich. Wenn man LiFePO4-Akkuzellen nur zwischen 20 und 80% zykelt, halten sie deutlich länger. :)


    Man sollte aber auch die Nachteile dieser Art der Nutzung kennen:


    1. Man bezahlt 100% Kapazität, nutzt aber nur 60%. Allein aus Gründen der höheren Gestehungskosten einer notwendigerweise um mindestens 67% größeren gekauften Batterie, um auf dieselbe Nutzkapazität zu kommen, müsste die Verlängerung der Lebensdauer sich mindestens im selben Bereich abspielen. Ob das überhaupt erreicht werden kann, erscheint mir indes fraglich. :/


    2, Auch Gewicht und Volumen der größeren Batterie müssen bedacht werden. Beides schleppt man bei mobilen Anwendungen die ganzen Jahre oder Jahrzehnte mit sich herum, was durchaus beachtliche Nutzungseinschränkungen und sonstige Erschwernisse bei den Fahrzeugen mit sich bringt. :/


    3. Wie ermittelt man einen Ladeschluss bei 80% und einen Entladeschluss bei 20% bei LiFePO4-Batterien? Ich will nicht zum X-ten Mal die Grafik mit dem Spannungsverlauf von LiFePO4 über die Kapazität abdrucken, aber unter rauen Praxisbedingungen sind diese Stopp-Punkte m.E. nicht sauber reproduzierbar. :/ Nichtsdestotrotz wird in Batterien von E-Autos ähnlich vorgegangen, um auf eine ausreichende Lebensdauer zu kommen. Allerdings ziehen die Hersteller den nutzbaren Kapazitätsbereich bei weitem nicht so stark zusammen, sondern nutzen meist 90% der Gesamtkapazität. Da ist es mit der Ermittlung der Stopp-Punkte auch einfacher.


    Grüße, Tom

    Kleine Info zum Ende der hohen Solarerträge , der Herbst ist da....Nach nun über 2 Monaten mit LiFePo bei täglichem Betrieb kann ich sagen der Akku macht was er soll , einzig die Entladegrenze habe ich etwas angehoben von 24,4 auf 25V . Sicherlich wird das die Lebensdauer der Zellen nun nicht gerade extrem verlängern aber der innere Monk fühlt sich besser. Reine Kopfsache also.

    Ein Rest von jetzt 3,125V pro Zelle zu vorher 3,05V ist für die Lebensdauer sicher nicht sooo ausschlaggebend oder ?


    Gruß Jörg

    Eher nicht. Allerdings gibt es drei Probleme:

    1. Die Batterie-Gesamtspannung anzuheben erscheint mir hier eher ungünstig, da es bei der maximalen Entladetiefe ja insbesondere auf die Einzelzelle ankommt. Wenn man die Gesamt-Batteriespannung für die Abschaltung zugrunde legt, wird die schwächste Zelle regelmäßig am tiefsten entladen, also am stärksten zyklisiert, was die schwächste Zelle gegenüber den stärkeren Zellen schneller verschleißen lässt. Und da die Gesamtkapazität einer Batterie aus einer Reihenschaltung von Einzelzellen immer von der Zelle mit der geringsten Kapazität bestimmt wird, wirst Du den Effekt der maximalen Lebensdauerverlängerung auch nur durch Begrenzung der Lade- bzw- Entladetiefe der Einzelzellen optimal verlängern können.
    2. Die Tiefe der Entladung hat einen deutlich geringeren Einfluss auf die Lebensdauer der Zellen als die Höhe der Aufladung! Soll heißen: Es bringt eher wenig, die Entladetiefe zu begrenzen, als den Ladeschluss nach kleineren Spannungswerten hin zu begrenzen. Zumal ich den maximal zulässigen Entladeschluss bei der Grundeinstellung des BMS schon von 2,2 auf 2,5V erhöht habe, was den zusätzlichen Schonungseffekt bei noch höherem Entladeschluss noch kleiner ausfallen lässt. Es wäre bei dem Wunsch einer Lebensdauerverlängerung also wirksamer, den Ladeschluss zu begrenzen. Leider steigt die Spannung der Zellen zum Ladeschluss hin deutlich steiler an, als der Spannungsabfall bei der Entladung, was zwar gut ist, um Fehlabschaltungen durch Spannungsabfälle (am Innenwiderstand von Zellen und Zellenverbindern) bei hohen Entladeströmen zu verringern, aber die Möglichkeiten der Erkennung des optimalen Abschaltpunktes durch Messung der Zellenspannungen leider eng begrenzt.
    3. Genau der letzte Punkt soll hier noch einmal genauer betrachtet werden, denn diese zu frühen Fehlabschaltungen sind ein sehr oft zu beobachtendes Ärgernis bei der Benutzung von LiFePO4-Batterien, weil die Verwender dabei fälschlicherweise oft von einem Zellen- oder BMS-Defekt ausgehen, aber nicht verstehen, dass die Spannungsgrenzen gerade beim Ladeschluss einfach sehr eng gefasst sind. Das liegt eben daran, dass nach oben hin der Ladeschluss zeitlich sehr schnell erreicht wird, besonders wenn höhere Ladeströme fließen. Die Folge sind dann schlecht geladene Zellen und eine vermeintlich schlechte Batteriekapazität. Das liegt einfach an der Steilheit der Spannungskurve beim Ladeschluss (rechts in der Grafik):


      Die Spannung steigt dann so schnell an, dass die Abschaltung durch das BMS viel zu schnell erfolgt.

      Um dieses Problem zu lösen, sollte man daher besser den SOC (State Of Charge -> Ladezustand) zur Erkennung des Ladezustands heranziehen, was bei Antriebsbatterien in Elektroautos üblicherweise auch so gemacht wird. Das muss das BMS aber einerseits unterstützen (was die Daly-BMS leider nicht können) und zugleich muss der Ladezustand, da er nicht direkt messbar sondern nur indirekt saldierbar ist, auch regelmäßig neu kalibriert werden, was nur durch regelmäßige randvolle Aufladungen möglich ist. Gerade die würden aber durch eine SOC-basierende Ladungsabschaltung verhindert: Man kommt ja gar nicht mehr auf 100% SOC. In der Folge wird der Batteriebetrieb in der Handhabung deutlich erschwert, weil man regelmäßig den Ladeschluss manuell durch Konfigurationsänderung des BMS erhöhen, dann randvoll aufladen und die Konfigurationseinstellung danach wieder vermindern muss. Aber wer macht das schon alle paar Aufladungen?

    Je geringer die Lade- und Entladeströme sind, desto besser funktioniert die von der Zellenspannung abgeleitete Erkennung des richtigen Abschaltpunktes. Was im Umkehrschluss leider bedeutet, dass es bei hohen Strömen dann zuweilen gar nicht mehr richtig funktioniert, so dass man dann oft doch reumütig wieder zur Grundeinstellung zurückkehrt. -|-


    Probiere es halt aus, wie es bei Dir funktioniert. Aber vergiss nicht, dass die Einstellung des Abschaltpunkte manuell verändert wurde, damit Du bei später auftretenden Problemen deren Ursache korrekt erkennst und Dir durch passende Veränderung der BMS-Konfiguration selbst helfen kannst.


    Grüße, Tom

    Huch... da vergaß ich zu erwähnen... aber dir erst einmal vielen Dank für deine Erklärung!

    Ich hatte nicht erwähnt das der Akku ein recht einfaches Teil ohne zugriff auf das BSM ist , also kein Blauzahn oder ähnliches.

    Kann daher auch keine Daten der einzelnen Zellen auslesen. Die Stromentnahme aus dem Akku läuft über den Solarladeregler und an diesem kann ich einstellen wann Schluss ist mit entladen. Der Solarladeregler schaltet dann den Lastausgang bei jetzt von mir eingestellten 25V ab und trennt den Akku vom Verbraucher. Das Batterieeigene BMS ist da außen vor und da kann ich auch nicht drauf zugreifen. Am Solarladeregler lässt sich natürlich die max ladeschlußspannung einstellen , momentan bei 29,1 Volt. Der Akku hat sein eingebautes BMS das mit festen Werten ab Werk eingestellt ist und man hat keinen Zugriff auf das BMS . Da erfolgt laut Datenblatt bei einer Entladespannung von 20V eine Abschaltung durch das BMS aber so weit will ich nicht entladen und lass durch den Solarladeregler den Akku bereits bei 25V vom Verbraucher trennen.

    Was zu beobachten ist.... von 80% geladen bis abschaltung weil Akku 100% voll , geht es sehr schnell obwohl mit nur 20A maximal geladen wird aber das ist ja dem verhalten der Zellen geschuldet.

    Gruß Jörg

    Dann wäre meine Empfehlung, wenigstens noch einen wirksamen Equalizer nachzurüsten, der, wenn die Batterie nicht permanent mit höherem Strom durchgezykelt wird, die schwächste Zelle effektiv zu entlasten hilft, weil er immer wieder Ladung aus den stärkeren Zellen in die schwache Zelle umlädt, was deren Lebensdauer sehr zugute kommt. Es stellt sich nur die Frage, ob eine solche Nachrüstung der (verschlossenen?) Batterie möglich ist. Wenn ja, solltest Du das unbedingt versuchen, falls nicht schon geschehen. Die üblicherweise eingebauten passiven Balancer verbraten ja einfach nur Leistung der Zellen mit der höchsten Spannung, was diesen Effekt nicht leisten kann.


    Grüße, Tom

    Der Akku ist dieser hier:

    und natürlich leider verschweißt , zerstörungsfrei nicht zu öffnen.

    Hohe Ströme fließen auch nicht , nur 140W und das recht stabil bis Akku leer...

    Möglichkeiten sind nur Einstellung am Laderegler zu ändern. Wäre es sinvoll doch nicht bis 25V zu entladen um die schwächste Zelle zu schonen ( wobei man ja keinen Einblick hat welche Werte diese Zelle tatsächlich hat) Irgendwie scheue ich mich davor mit der Säge Ritzeratze! voller Tücke, In den Akku eine Lücke... :/Wilhelm Busch lässt grüßen;)

    nach noch ein wenig stöbern in diesem Fred und erkentnisse sammeln...ist es ja so das die Zellen bei jetzt 25V abschaltung noch rechnerisch 3,125V haben (sollten) und das noch weit entfernt ist vom eingreifen des BMS. Also nach unten ist noch ein wenig -Luft-. Ein noch früheres abschalten zb bei 25,5V kostet Kapazität aber wird an dem Akku / Zellenausgleich nichts bewirken. Nach oben könnte man den Laderegler auf 28,9V begrenzen. Geht dann auch auf die Kapazität aber schont die Zellen ein wenig. Ob sich das allerdings von effektivität zu gewonnener Lebensdauer lohnt wird wohl kaum zu beantworten sein ,das braucht wahrscheinlich Langzeittest .

    Gruß Jörg

    Hallo Tom,

    Ich habe 16 LIPOFE Akkus in Reihe 48V.

    Bei der ersten Ladung hat sich herausgestellt, dass eine Zelle voller ist als die Anderen. Du hast es beschrieben, dass BMS schaltet ab, Umax erreicht. Da der Akku schlecht erreichbar ist, folgende Frage:

    Wenn ich ein Labornetzteil nehme U auf 54V I auf 0,8 A und Lade mit den Werten auf, nähren sich die unteren Zellen der vollen an?

    Macht das der vollen Zelle etwas aus?

    Labornetzteil habe ich übers BMS abgesichert, sobald die vollste Zelle 3,7V hat, schaltet es ab.

    Über eine Rückmeldung freue ich mich.

    Beste Grüße Ron

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