Akkuüberwachung im Eigenbau

[bm3]

Hallo,
freut mich dass du nun schon einen schönen Stromsensor gefunden hast und es flott weitergeht. Mit deinen Balancern kenne ich mich jetzt auch nicht aus, aber wie Michael schon schreibt, kann man die Schaltschwellen einfach mit einem Labornetzgerät testen.
Manchmal gibt es dabei aber auch irgendwelche Schwingvorgänge und Digitalvoltmeter zeigen Mist an. Musst du mal ausprobieren.
Ich würde dir sowieso raten jeden Balancer zu testen und notfalls auch mal nachzujustieren. Und 3,65V sind die übliche Schaltschwelle. Ab 3,5V sind die Zellen eigentlich schon ziemlich voll.

Viele Grüße:

Klaus

[PowerTower]

Aus der Erfahrung heraus finde ich eine Genauigkeit von 2,5 Ampere deutlich zu grob. Ich hab ja das GK BMS, was nach dem gleichen Prinzip wie deins funktioniert. Dieses kann auf 0,5 Ampere genau messen. Zur Zeit habe ich dort eine Abweichung von 0,5 Ampere drin (muss neu abgeglichen werden) und das macht auf eine Batterieladung schonmal einen Fehler von mehr als 5% aus, weil auch beim rekuperieren ein falscher Wert angezeigt wird. Das summiert sich. Könnte mir schon vorstellen, dass du da Abweichungen von bis zu 10% bekommst.

Balancieren startet bei mir bei 3,57 Volt und bei 3,72 Volt wird der Ladevorgang abgeschalten. Abrauchen tut da nix, die Winstons sind bis 4 Volt frei gegeben, ist dann aber ziemlich ungesund. Ich würde auch gern niedriger gehen, das geht aber leider nicht, weil da eine ziemlich blöde Schleife im BMS einprogrammiert ist.

Viel Erfolg weiterhin.

Gruß
Micha

[Sebastian]

Erstmal danke für die zahlreichen Antworten.

@dexter
Ja, die Zeit muss ich noch reduzieren.
Nun ja, wegen 3.7V raucht noch keine Zelle ab oder bläht sich auf.

Da ich ja auch Winston Zellen verwende könnte ich auch auf bis zu 4V laden ohne der Zelle akut zu schaden. Es ist auch jetzt die Ladeschlussspannung nur auf ca. 107-108V eingestellt, also ca. 3.6V pro Zelle, da ich mich nicht höher traue. Dadurch funktioniert aber das Balancing natürlich nicht richtig.

Hm, ja ich bin mit der Genauigkeit auch nicht so ganz zufrieden. Mein Dauerstrom bewegt sich je nach Geschwindigkeit zwischen 30 und 70A, also ca. 4-10% max. Abweichung. Ich dachte das würde sich so ziemlich ausgleichen, aber du hast wohl recht, das ist etwas viel. Wie erwähnt ist es etwas bescheiden dass der Sensor so einen hohen Nennstrom hat. Mit einem 12Bit ADC Käme ich immerhin auf etwas über 0.5A, ich hoffe das würde reichen?

Gruß,
Sebastian

[Sebastian]

Kurzes Update zum aktuellen Stand der Dinge:

Die Lastmodule verhalten sich bei kurzgeschlossenem R2 Widerstand inetwa wie erwartet und beginnen bereits bei ca. 3.61 bis 3.64V mit dem Balancing, wobei der Strom dann sehr stark ansteigt (geht nicht mehr über 3.7V). Das gefällt mir schon weitaus besser. Auch wenn es einiges an Fingerspitzengefühl erfordert SMD Widerstände ohne entsprechendes Spezialwerkzeug zu entlöten und überbrücken, habe ich es geschafft bei allen Modulen die Schaltschwelle zu verringern

Die Anzeige wurde nun etwas vereinfacht, damit sich auch andere Leute damit auskennen :

Ladezustand nun in %, Leistung in kW (angenähert durch Rechnung mit 96V).

Außerdem war es mir schon seit längerem ein Dorn im Auge dass die Bremsleuchten praktisch nie angingen, da die Reku meist stark genug ist und das Bremslicht beim Käfer erst ab einer gewissen mechanischen Bremsleistung angeht. Bei negeativem Energiefluss wird daher nun automatisch die Bremsleuchte über ein Relais aktiviert.

Als Nebeneffekt habe ich nun auch gleich eine Ladekontrollleuchte von außen :

Ich bin mal gespannt wieviel % mir am Ende des Ladevorgangs angezeigt werden (wie schlimm es also um die Genauigkeit wirklich steht )

Und eine Frage hätte ich auch noch, können die rückgespeiseten oder geladenen Ah 1:1 wieder addiert werden oder sollte der Wert mit einem Faktor von etwa 0.9 o.ä. multipliziert werden?

Gruß,
Sebastian

[bm3]

Hallo Sebastian,
nach dem was ich so bisher gelesen habe kommen die eingeladenen Ah (bis auf geringe Balancingverluste) auch wieder so aus einem Akku heraus. Die Lade-/Entladeverluste der Akkus spiegeln sich im Unterschied der Ladespannung zur Entladespannung wieder.

Viele Grüße:

Klaus

editiert: Falls man Akkus überläd, z.B.: Bleiakkus in die Gasung bringt, kommen die Ah natürlich auch nicht wieder heraus.

[Gerhard]

Hier muss ich euch mal Lob aussprechen!
Danke, das ihr euch so für die E-Mobility einsetzt!

Gerhard

[e-beetle]

Ich würde gern noch ein paar Worte zu der Ladeendspannung loswerden.
Hoffe nicht, dass das zu sehr offTopic ist...

Meine Erfahrungen basieren weitestgehend auf den CALB (SkyEnergy) Zellen, also den "blauen" LiFePO4.
Diese sind im Datenblatt (je nachdem welches Jahr) etwas niedriger angegeben, mit 3,6V @ 0.05C (Laddendpunkt).

Als ich dann die ersten TS/WB (Thundersky/Winston) LiFeYPO4 Zellen zu Testzwecken und zum Einbau auf dem Tisch hatte, habe ich mir diese genauer angesehen.

Im Grunde sind sie beide sehr ähnlich, fast gleich, zu behandeln.
Das, was man durch den zusätzlichen Stress am Ende der Ladung in den Akku bekommt, ist fast zu vernachlässigen, da würde ich persönlich eher auf die Lebenszeit der Akkus schielen und sie etwas schonender laden.

Die CALB lade ich persönlich nur bis 3,5V @ max. 0.5C und bis 0.05C und verzichte damit etwa auf 2,3% (3Ah):
http://e-vw.blogspot.de/2014/01/einzell ... ellen.html
Dafür haben die Zellen aber ein deutlich entspannteres Leben

Die Winston habe ich in diesem Messzyklus auf 3,65V geladen, 2,7V entladen und
http://e-vw.blogspot.de/2013/07/wb-lyp3 ... laden.html

Alle Zellen lagen dabei über der angegebenen Kapazität (2,84% - 7,94%).
http://e-vw.blogspot.de/2013/07/winston ... lance.html

Da auch hier die Konstantspannungsphase nur etwa 15 Minuten dauert, wird kaum noch Energie in den Akku geladen, aber das Risiko einer Überspannung erhöht.

Daher meine Empfehlung:
CALB bis 3,5V und spätestens bei 0.05C abschalten, oder bis 3,6V ohne Konstantspannungsphase.
CALB bis 3,55V und spätestens bei 0.05C abschalten, oder bis 3,65V ohne Konstantspannungsphase.

Alle mir bisher bekannten "aufgeblähten" Zellen, sind zu voll geladen worden, meist nach Datenblatt und mit BMS!
Der häufigste Grund war, das das Balancieren am Ende der Ladung die Zellen "köchelt", weil versucht wird, die Spannung möglichst auf 3,6V zu halten, bis alle die gleiche Spannung haben und/oder der Strom auf 0A gesunken ist.
In dem Fall wird die Zelle überladen!

Gruß,
Michael

[Sebastian]

Hmmm, also kann eine Zelle mit 3.65V überladen werden?!

Ich habe nun jedenfalls die Einzelspannungsüberwachung wieder ausgebaut, darum sollen sich tatsächlich besser Anzeigen aus dem Modellbaubereich kümmern. Dafür wird der Stromsensor nun über einen 12Bit ADC ausgelesen, also 4x so genau - auf ca. 0.6A - das sollte schon aureichen. Weiters wurde die Schaltung so erweitert dass bei Spannungsausfall (= Zündung aus) automatisch der SOC gespeichert wird.

Hat außerdem noch ein paar Zusatzfunktionen wie die Spannungsanzeige der 12V Bordspannung sowie der Aktivität des Bremslichtes. (Video)

Mit den veränderten Schaltschwellen der Balancer funktioniert das Laden auch besser, am Ende sind üblicherweise alle Zellen zwischen 3.58 und 3.65V

Gruß,
Sebastian

[e-beetle]

Ja, jede Spannung über 3,38V (bei LiFePO4) kann eine Zelle überladen.
Ich will es kurz erklären, hoffentlich verständlich

Wenn eine LiFePO4 Zelle voll ist und "ausgeruht", also ca. 24-48Std nach der Ladung, hat sie eine Leerlaufspannung oder "OCV" (open circuit Vortage) von etwa 3,38V.
Wird nun weiterhin eine Spannung >3,38V angelegt, fließt weiterhin Strom durch die Zelle, sie wird weiter geladen, also überladen.
Die 3,6V (oder welche Spannung auch immer) sind nur ein Mittel, um durch ein höheres Spannungsniveau Ladung in die Zelle zu "pressen". Je höher die angelegte Spannung, umso höher der Strom, umso schneller die Ladung.

Daher gibt es unzählige Arten, eine Zelle zu laden. Theoretisch kannst Du 3,38V anlegen und warten, bis der Strom auf 0,0mA fällt, dann wirst Du sie nie überladen, der Ladevorgang dauert nur unendlich lang.
Daher legt man eine höhere Spannung an, die aber noch von der Zelle vertragen wird, ohne das sie schaden nimmt.
Winston sagt z.B. max. 4,0V.

Das wichtige ist nun aber, zur richtigen Zeit die Ladung zu stoppen und da kommt der Ladestrom ins Spiel.
Wird sie Zelle voll, steigt die Spannung an. Die Konstantspannungsphase beginnt und der Strom wird reduziert.
Jetzt muss der möglichst exakte Punkt gefunden werden, die Ladung zu stoppen, ohne die Zelle zu beschädigen.
In der Regel wird für LiFePO4 Zellen 0.05C angegeben, also Kapazität * 0,05 z.B. 100Ah Zelle * 0,05 = 5A.
Bei 4,0V und 5A muss in diesem Beispiel gestoppt werden.
Mit diesem Ladevorgang fährt man allerdings immer an der Klippe zur Überladung. Vielleicht nicht dramatisch, aber immer wieder stressend.

Bei einer Zelle mag das noch alles zu regeln sein, aber wenn man dann 50 oder 100 Zellen in Reihe hat, und der Strom in allen Zellen gleich hoch ist, da in Reihe, enden die Zellen alle zu unterschiedlichen Zeiten bei 4,0V.
Deshalb behelfen sich die meisten mit einem BMS, dass dann anfängt den überschüssigen Strom in Hitze umzuwandeln oder besser, die Ladung zu stoppen, sobald die erste Zelle das Limit erreicht.

Hoffe das war einigermaßen erklärend und verständlich
Michael

PS: ich fahre seit 2005 ohne BMS

[Sebastian]

Danke für die umfangreiche Erklärung!
Jetzt sind wir wieder bei der Grundsatzdiskussion des Top- oder Bottombalancings. Mein NG3 hat jedenfalls folgende Ladekurve einprogrammiert:

Ich hätte bei jedem Ladevorgang Angst dass mir eine Zelle überladen wird weil sie unbemerkt hochläuft

Bald kommt aber noch ein 6kW Ladegerät dazu, welches bis ~103V unterstützen soll, so dass in ca. 2h geladen werden kann