"Batt.Kapa.max" beim i3s(120Ah) lässt nach

[Havrla]

Part "printscreen" from datasheet ist hier:
viewtopic.php?p=2012553#p2012553

Alles: voltage und capa for this discusion

[Rockhopper]

Unten seht Ihr meinen Verlauf des SOC bis knapp 100.000km. Damit habe ich mit 15% Verlust den mit Abstand den größten Kapazitätsverlust in der Hall of Fame Tabelle. Erklären kann ich mir das nicht, ich lade fast nur mit 11kW und bis 90% Ladestand, das Auto wird sehr entspannt bewegt. Für die BMW Garantie (bei mir bis 100.000km) reicht es noch lange nicht, also muss ich wohl mit jetzt +-185km Winter-Maxreichweite leben.

30.04.19: 37,9kWh Neukapazität laut BMW
11.07.19: 39,1kWh
04.07.20: 36,7kWh
26.12.20: 35,7kWh 52.800km
18.06.21: 35,7kWh 62.450km
22.02.22: 34,8kWh 78.142km
02.05.22: 35,1kWh 81.525km
16.08.22: 35,0kWh 89.480km
17.01.23: 33,4kWh 98.782km

[dr_big]

Mach doch mal einen größeren Ladehub auf 100% und lese dann nocheinmal aus.

[Hacky]

Part "printscreen" from datasheet ist hier:
viewtopic.php?p=2012553#p2012553

Alles: voltage und capa for this discusion

This is some kind of datasheet for a 135 Ah cell (I assume the cell that you are currently testing). Your earlier post indicated, that you also have found a "chinese copy" of the datasheet of the Samsung SDI 120Ah cell.

Damit habe ich mit 15% Verlust den mit Abstand den größten Kapazitätsverlust in der Hall of Fame Tabelle.

Natürlich kann man nich ausschließen, dass eines Deiner Zell Module tatsächlich eine Schwäche zeigt, aber wenn ich den frustrierenden SoCmax Verlauf meines 2019er i3s bis zum Firmware-Update in 2021 betrachte und gedanklich fortschreibe, wäre ich inzwischen vermutlich auch ungefähr an dem Punkt.

Wie schon von anderen angemerkt, solltest Du zunächst mal 1-2 "große" Zyklen machen, also runterfahren bis auf ca. 2-3% und dann bis 100% laden und auch noch 2-3 Stunden nach Erreichen der 100% am Lader lassen. Das sollte der BMS Software wieder auf die Sprünge helfen.

Wenn es dann immer noch schlecht aussieht, solltest Du (mit Verweis auf die sporadisch auftretenden Probleme mit der Servolenkung) die Werkstatt um ein Update bitten. Der SoCmax ging bei mir in den Wochen danach wieder stetig aufwärts und erreichte dann wieder ein Niveau, das plausibel erschien.

[cptspaceship]

Ok, interssant - auch wenn ich finde, dass es hier irgendwie immer "aggressiv" ist. Ich weiß nicht warum eigentlich.

Zwei Fragen:
Weisst Du was der Wert "HV percent" angibt - ich dachte es ist ein Indikator für tatsächlichen Ladeszustand?
Du sagst es ist bei mir kaum Alterung zu erkennen, weil das BMS durch 100% Ladungen falsch kalkuliert?
Nochmal - es geht nur darum zu verstehen, ob es tatsächlich einen Buffer gibt. Und 4.2V Ladeentspnnung sind zb. oder wieder China-Fake zeigt, nur das Ende für das "Window"?

[Singing-Bard]

lithium Akkus haben keinen physikalischen "Buffer".

Sie haben einen unteren und oberen Spannungsbereich in dem sie Strom liefern.

Wenn der Akku Hersteller die obere Abschaltspannung bei 4,2V definiert und der Autobauer den Akku nur bis maximal 4,1V auflädt, so ist die fehlende Kapazität von 4,2 V - 4,1V (0,1V) der "buffer". Das ist der Unterschied zwischen der Brutto- und Nettokapazität des Akkus, an der iberen und unteren Spannungsbereichen.

Wieviel Kapazität der Akku wirklich hat (wieviel Energie er noch speichern und wieder abgeben kann) kann man nur messen, wenn man voll lädt und vollständig entlädt.
Alles andere sind Berechnungen des BMS die auf Annahmen teils unbekannten Parametern beruhen.

[Daiyama]

.....

Hier übrigens ein Screenshot aus dem U.S. owners manual des iX:


Ist ja nicht so, dass BMW nicht auch dazu lernt...

Das ist echt schwach von BMW, dass sie das per Firmwareupdate nicht nachliefern.

[DaKienes]

Vorbemerkung: Ich habe mir im Jahr 2022 eine PV Anlage installiert mit einem Batteriewechselrichter von Victron Energy und eine selbst gebauten 48V LFP Batterie mit einem BMS von REC. Ich will jetzt nicht behaupten alles zu wissen, aber mein Verständnis für Lithium Zellen, BMS und Ladeparameter hat durch dieses Projekt einen großen Zugewinn erfahren.

Ich stelle ein paar Behauptungen auf und bin auf euer Feedback gespannt. Ich denke, dass das auch ganz gut in diesen Thread passt, da die vorhergehenden Beiträge vom "richtigen" Ladeverhalten gehandelt haben.

Mir sind zwei Arten von BMS bekannt. Aktive und passive Versionen. Aktive transportieren Ladungsmengen von höher geladenen Zellen in niedriger geladene Zellen und das kann theoretisch in jedem SOC Füllstandsbereich erfolgen. Passive entladen die schon vollen Zellen, sobald sie ein eingestelltes hohes Spannungsniveau erreicht haben. Bei NMC Zellen ist der Spannungsabfall zwischen voller und leerer Zelle relativ groß und aktives Balancing möglich. Bei LFP Zellen ist das eher schwierig, weil die Spannung sehr langsam abfällt und es schwer ist die Spannung so genau zu messen, dass schwierig ist, den richtigen Zeitpunkt für ein aktives Balancing zu finden.
Weiß jemand ob der i3 ein aktives oder ein passives Balancing verwendet? Ich denke es ist ein passives.

Jede Zelle hat fertigungsbedingt einen anderen Innenwiderstand. Auch wenn bei der Fertigung der Batteriemodule bestimmt eine Selektion der Zellen mit ähnlichen Innenwiderständen gemacht wird, bleiben trotzdem kleine unterschiede.
Mit jedem Teilladehub von z.B. 20 auf 80% (ohne aktives Balancing) driften die Spannungen der Zellen auseinander. Die Zellen mit dem höheren Innenwiderstand entwickeln sowohl beim Laden als auch beim Entladen größere Abwärme und die Ladespannung der einzelnen Zellen sinkt gegenüber den anderen Zellen.
Nach x Lade- und Entladehüben hat dann z.B. die schwächste Zelle einen SoC von 20% während die beste Zelle einen SoC von 25% aufweist. Das BMS kennt auf jeden Fall die Spannung jeder einzelnen Zelle. Lädt man die Batterie nun auf 80% hat die gute Zelle z.B. 85% während die schlechte Zelle nur 79,xxx % (wegen dem höheren Innenwiderstand also ein bisschen weniger geladen als die beste Zelle).
Bei stationären Batteriespeichern wird ständig geladen / entladen und vor allem im Winter wird man mit PV schwer auf 100% Füllstand kommen. Deshalb gibt es bei diesem Anwendungsfall regelmäßig stattfindende "Kalibrierungsladungen", wo die Batterie über das Netz auf 100% geladen wird, damit ein passives Balancing erfolgen kann und die Spannungen der Zellen wieder ausgeglichen werden.
Im E-Auto ist das ja auch so. Ständiges Laden/Entladen durch Strom geben und rekuperieren.

Zwischenbemerkung: Ich will nicht daran rütteln, dass ein mittlerer Ladestand für eine Zelle gesünder ist, als am oberen oder unteren Ende der zulässigen Zellspannungen.
Beim passiven Balancing werden meistens nur kleine Leistungen über Widerstände in Wärme umgewandelt und das passiert in der Regel am oberen Ende der Ladespannung. Z.B. wird zum Ende des Ladevorgangs bei allen Zellen die (Hausnummer) 4,10 V erreicht haben der Widerstand zugeschaltet und langsam weiter geladen bis eine der Zellen die Ladeschluss-Spannung erreicht hat. Die schlechte Zelle hat dann z.B. 4,05 Volt und die Widerstände bleiben zugeschaltet bis die anderen Zellen von 4,15 auf 4,10 Volt entladen wurden. Dann springt das Ladegerät wieder an und lädt bis 4,15 Volt. Die schwache Zelle erreicht nun 4,10 Volt und die Widerstände entladen die anderen Zellen wieder auf 4,10 Volt. Nun sind alle Zellen wieder in Balance und der SOC wird mit 100% initialisiert, weil die Spannung der Batterie auf ihrer festgelegten 100% Ladespannung ist. Das sagt nichts über die entnehmbare Kapazität aus, aber das BMS weiß nun, dass die Batterie voll ist.

Ich fahre seit 5 Jahren einen i3s mit 94Ah mit 78.000 km und habe die letzten Wochen auch immer nur auf 80-85% geladen. Neuerdings habe ich wieder mal die max. Kapa ausgelesen und sehe, dass dieser ungewöhnlich stark gesunken ist im vergleich zu den Jahren davor.

Das Laden bis nur 80% ist jedenfalls gut für die Zellen, keine Frage, aber ich denke es ist schlecht für die Logik des BMS des BMW. Das BMS selbst immer auf 100% laden würde. Ich denke, wenn man sich als Anwender hier in die programmierte Ladelogik des BMS einmischt, darf man vom BMS nicht erwarten, dass es korrekte Werte anzeigt. Es kann "nur" die zugeführten und entnommenen Ah mitzählen sowie die Zellspannungen messen und dabei treten genügend Messfehler auf, die in Summe zu großen Abweichungen führen.

Ich kann mir vorstellen, dass, wenn man es mit dem nicht ganz Vollladen beim i3 übertreibt, es irgendwann zu Fehlermeldungen kommt, weil die Zellspannungen zu weit auseinander driften und das BMS glaubt einen Fehler in den Zellen entdeckt zu haben.

Ich kenne das Phänomen z.B. von Bosch e-Bike Akkus. Wenn man die zu selten voll lädt, dann schaltet das BMS irgendwann ab und man kann den Akku gar nicht mehr laden. Der Händler verkauft einem dann in der Regel einen neuen. Ich öffne z.B. dann den Akku, messe die Zellen und lade die mit niedriger Spannung manuell nach und schon erwacht das BMS wieder zum Leben und tut als wäre nichts gewesen. Beim i3 wage ich das nicht.

Ich hatte bei meinem i3 inzwischen zwei Fehlermeldungen die auf einen Fehler im HV-System hinweisen und werde ihn jetzt ein paar mal bis 100% laden, bevor ich zur Arbeit fahre. Vielleicht steigt dann die max. Kapa auch wieder.

Könnt ihr das nachvollziehen, bestätigen, widerlegen?

Danke

[MartinG]

Hier sind meine 2 Cent:
Die BMS / das Lademanagement von Fahrradakkus, PV-Akkus und Antriebsakkus sind deutlich unterschiedlich, Analogien dazwischen funktionieren nur bedingt.

Meines Wissens hat nahezu jedes E-Auto ein aktives BMS. Das Load-Balancing läuft ebenfalls ständig oder zumindest immer während des Fahrens und beim Ladevorgang. Das Aufladen auf 100 Prozent hat damit nichts zu tun, das ist eine urbane Legende. Beim E-Auto ist das Balancing wesentlich wichtiger als beim PV-Akku, weil die Ströme viel höher sind und damit die Spannungsunterschiede in den Zellen rascher zunehmen.

Man muss zwischen den parallelgeschalteten Zweigen (= haben alle dieselbe Spannung, aber unterschiedliche Ströme) und seriell geschalteten Zweigen (= haben alle denselben Strom, aber unterschiedliche Spannungen) unterscheiden. Ohne BMS-Intervention kann es passieren, dass eines der seriellen Module leer ist und ein anderes voll. Dann kann man den Akku weder laden noch entladen -> Ende der Geschichte. Genau das dürfte mit den Samsung-Fahrradakkus passieren, wenn die Differenzen der Zellenspannungen zu groß geworden sind und das BMS aus Spargründen nicht aufwendig genug gemacht wurde, um diesem Effekt entgegen zu wirken.

Deswegen darf man viele 12 V-LIon-Batterien nicht in Serie schalten. Anmerkung: Kein vernünftiges BMS würde Unterschiede von 5 Prozent zulassen, da sprechen wir eher von 0,05 Volt Differenz bei der Zellenspannung. Das ist auch messtechnisch schon eine gewisse Kunst...

Ein ganz anderes Thema ist die Kapazitätsberechnung und die Berechnung des Ladestands im BMS. Messen kann man den Ladestand bekanntlich nicht. Die Berechnung ist bei manchen Zellchemien einfacher als bei anderen, das Beispiel LFP hast du erwähnt: Die Spannungskurve ist extrem flach und aus der Spannung selbst kann man praktisch nie den Ladestand ablesen. Da gibt es viele interessante Effekte und komplexe Rechenmodelle, die herstellerspezifisch sind und da steckt auch sehr viel herstellerspezifisches Geheimwissen drin, das man als Kunde niemals erfahren wird. Und genau dabei kann es durchaus sein, dass ein Ladevorgang auf 100 Prozent die Informationen des BMS verbessert.

Wenn man den Akku ständig in einem kleinen Fenster betreibt, kann es unter Umständen zu Ungenauigkeiten im Rechenmodell kommen (kumulativer Hysteresefehler). Persönlich glaube ich, dass das gelegentliche Laden 0 bis 100 und Entladen 100 bis 0 theoretisch etwas mehr Genauigkeit bringt, aber in der Praxis überschätzt wird. Egal, was man tut: Das BMS hat immer nur sein Rechenmodell und kennt die chemische Wahrheit ohnehin nicht. Beim Erreichen der Entladeschlussspannung einer Zelle wird abgestellt, Modellrechnung hin oder her.

Dann kommt die dritte Ebene, nämlich was das Auto der Nutzerin tatsächlich anzeigt. Da beginnen dann Themen des UX-Designs, z.B. weil man keinen stark variierenden Wert anzeigen will, werden die Werte des BMS nochmal "nachbearbeitet". Über das Thema "Anzeige von 0 % / 0 km Reichweite" kann man Mengen von Youtube-Videos ansehen und es ist fast immer so, dass das Auto nicht bei 0 km spontan stehenbleibt (mit Rundung müssten bei einer Anzeige von 0 km ohnehin noch 499 Meter möglich sein ). Manche Autos (z.B. Renault Zoe) zeigen unterhalb eines gewissen Limits einfach gar keine Reichweite mehr an, um nicht in dieses Anzeigedilemma zu kommen. Auch das macht jeder Hersteller anders.

PV-Akkus für Hausanlagen haben andere Auslegungskriterien, anderes/kein Thermomanagement und andere Garantiebestimmungen, auch wenn das Prinzip naturgemäß ähnlich ist...

[DaKienes]

Danke, das ist sehr informativ was du da schreibst. Die 5% SoC Abweichung waren nur als Beispiel gedacht. Schreibt und liest sich leichter finde ich.
Ich wollte mit meinem Bezug zu eBike und PV-Batterie die Technik mit den E-Auto Batterien nicht gleichsetzen.

Der i3 hat einen 1P96S Akku und somit keine parallel geschalteten Zellen.

Weiß jemand zweifelsfrei, ob der i3 ein passives oder aktives BMS verwendet?

@die, die auch öfter nicht bis 100% laden. Wie regelmäßig macht ihr den Akku voll? Gibt es jemanden, der längerfristig unter 100% geblieben ist?