Großer Akku, kleiner Balancer, wie laden?

[Unkraut]

Hallo zusammen,

ich habe vor kurzem mein IO Vienna von Blei auf LiFePo4 Akkus umgestellt. Ursprünglich sollten 16s 120 Ah Akkus verbaut werden. Ein aktiver Balancer mit 2 A Balancierstrom sollte dafür sorgen, dass die Akkus gleiche Ladestände aufweisen. Leider hatten nicht alle Akkus Platz im Moped. Deshalb ist nun ein 15s Akku-Pack verbaut. Der bereits gekaufe, aktive Balancer passt nun nicht zum Akkupack und nun spiele ich mit dem Gedanken, den Balancer des BMS zu benutzen. Der Balancer des BMS schafft 200mA.

Habt ihr Erfahrungden wie stark LiFePo4 Akkus auseinanderlaufen?

Konservativ geschätzt, würde ich einen Unterschied in der Selbstentlandung und Ladeeffizienz zwischen den Zellen von 50% annehmen. Bei einer Selbstentladung von 3% pro Monat und die Ladeeffizienz von 96%, würden die Zellen also 1,5% pro Monat, sowie 2% pro vollem Entladezyklus auseinanderlaufen. Für meinen Akku würde das bei mindestens 4 Ladevorgängen im Monat und einem typischen Entladung pro Zyklus von 50% bedeuten, dass der Balancer pro Ladung 1,65 Ah ausgleichen muss. Haltet ihr das für realistisch?

[MEroller]

Gesunde LiFePO4 haben keine Selbstentladung im klassischen Sinn. Sie werden höchstens von den angeschlossenen Blanacern unterscheidlich stark entladen durch Kriechströme. Solange Deine Zellen am Anfang exakt gleich geladen waren sollten auch 200mA Balancer ausreichen, ihr eigenes kriechgestrome wieder auszugleichen.

[Unkraut]

Danke MEroller,

die Zellen sind tatsächlich etwas unterschiedlich geladen. Ich schätze zwischen 10 bis 20 Ah Unterschied zwischen stärkster und schwächster Zelle. Dementsprechend laufen die Spannungen auch gegen Ladeschluss auseinander. Um Überspannungen an einelnen Zellen zu verhindern, habe ich die Ladespannung auf 51V (=3,4V pro Zelle) begrenzt. Damit bleiben alle Zellen unter 3.6V. Außerdem senke ich den Ladestrom ab 50,6V auf 1/20 * C (=6A) ab um dem Balancer beim Laden mehr Zeit zum Ausgeleichen zu geben.

Mit diesen Einstellungen hoffe ich nun, dass das BMS die Zellen angleicht. Angenommen die Zellen laufen wirdklich gar nicht auseinander, dann sollte der Balancer einen Ausgleich von 0.5Ah pro Ladevorgang schaffen. Damit sollten die Zellen nach 20 bis 40 Ladevorgängen angeglichen sein. Abwarten und Roller fahren also .

Tatsächlich würde es mich interessieren wie man einen Balancer richtig dimensioniert. Leider liefen bisher alle Suchen auf eine Schlüssige Antwort darauf ins Leere. Qualitativ scheint es aber so zu sein, dass für neue Akkus ein kleinerer Balaner reicht. Mit zunehmendem Alter beginnen die Akkus dann stärker auseinanderzulaufen und man benötigt einen stärkeren Balancer. Für mich bedeutet das, dass ich regelmäßig die Ladeendspannungen prüfen werde um rechzeitig eingreifen zu können wenn die Akkus altersbedingt auseinanderlaufen. Dann wird entweder ein neuer Balancer anseschafft oder die Akkus getauscht.

[Peter51]

Welche 120Ah Zellen hast du Dir denn gegönnt? Welches BMS?
Die Tendenz geht eindeutig zu smarten z.B 16S LiFePo4 80A? BMS. Könnte dann so aussehen: Ja, dann kann man Alles einstellen und es gäbe dann auch keine Kapazitätsunterschiede von 10 oder 20Ah.

[didithekid]

Hallo Unkraut,

bist Du dir sicher, ob die Balancer des BMS bei 3,4 V Zellenspannung überhaupt schon öffnen? (falls es nur passiv arbeitet)
Das Runterregeln des Ladestroms ist natürlich sinnvoll, aber zum (passiven) Balancieren müssen die (ersten) Zellen doch auch voll (≥ 3,5 V) werden,
hätte zumindest ich gedacht, wobei ich dein BMS natürlich nicht kenne.
Manche LiFePO4-Balancer-Lastmodule leiten sogar erst ab 3,6 V den Ausgleichsstrom vorbei. Und 3,8 V vertragen die Zellen oft noch (s. Datenblatt).
Da wäre es dann besser tagelang das Ladegerät eingestellt auf maximale Ladeschlussspannung dranzulassen und bei jedem kurzen Nachladen (das dann irgendwann wieder passiert) würden die nachlaufenden Zellen wieder etwas angeglichen (Schritt für Schritt).
Idealerweise sollten Balancer-Lastmodule einen entsprechend geringeren Ausgleichstrom aufweisen, als der Stromfluss, bei dem das Ladegerät im abschließenden CV-Modus die "Akku-Voll"-Abschaltung auslöst. Andernfalls geht das Ladegerät evtl. nie aus.
Hattest du die Zellen vor dem Einbau (parallel geschaltet) sich längere Zeit auf 100 % am Labornetzteil angleichen lassen?

Viele Grüße
Didi

[duesseldorfer]

Ich habe in meinem Roller 2 Blöcke a 16 AH ( 2x8AH X20S) . Den einen Block habe ich auf Grund von Platzmangel ohne BMS eingebaut. Ich lade ihn jedes 5. Mal mit meinem Ladegerät im Balance Mode 10S . Erst die ersten 10 Zellen, dann die Zelle 11-20. Das funktioniert sehr gut.

Einmal im Jahr balanciere ich manuell alle Zellen über das Balancer Kabel nach (beide Blöcke) ( Gerade gemacht im Winter)
Der Block ohne BMS ist ausgeglichener

Ich mache das jetzt seit 2,5 Jahren so. Funktioniert echt gut.

[Alf]

Passt doch.
Bei LiFePo4 ist das auch ohne Probleme möglich. Aber Kontrolle ist wichtig...

[Zwurgl]

Hallo Unkraut,

ich hätte da mal eine verwandte Frage, wenn möglich:

Ich lese Du fährst einen Vienna IO. Der hat ja wenn ich recht informiert bin einen fest verbauten, nicht entnehmbaren Akku.

Wie ist denn das im Alltag, denn damit ist man ja beim Aufladen schon recht eingeschränkt und ist auf Steckdosen angewiesen, die in direkter Nähe zum Parkplatz liegen. Ich überlege die Anschaffung eines ERollers und es gibt halt welche mit entnahmbarem und nicht entnehmbarem Akku und da würden mich die Alltagserfahrungen interessieren.

Oder (andere Option) lässt sich z.B. bei einem Roller wie dem Vienna iO der Akku mit einem Schraubschlüssel doch entnehmen (halt wie wenn ich eine Batterie im Auto ausbauen würde ...)? Möchte man vielleicht nicht jedesmal machen, aber im Notfall wenn es partout keine Steckdose am Parkplatz gibt ...

Danke für Deine Einschätzung,

Grüße,
Zwurgl,

[Unkraut]

Hallo Zwurgl,

beim IO Vienna muss man den Roller ziemlich weit zerlegen um an den Akku zu kommen. Mittlerweile bin ich schon etwas geübt darin . Einmal aufmachen dauert ca. eine halbe Stunde, zumachen ebenso. Außerdem ist der Akku viel zu schwer zum entnehemen, er wiegt fast 50kg. Zum Laden entnehmen ist also eher nicht praktikabel.

Nach dem Umbau auf LiFoPO4 hat mein Roller so viel Reichweite, dass ich das Steckdosenproblem nicht so sehe. Theoretisch sollten 150 km machbar sein. Meine längste Fahrt bisher waren bisher 80 km. Da war der Akku danach noch halb voll .

Meine Freundin hat auch einen IO Vienna, aber mit Bleiakku. Sie ist damit auch bereits steckengeblieben. Für solche Fälle habe ich ein Ladegerät gebaut mit dem ich ihren Roller mit dem Akku meines Rollers laden kann. Dabei kommt dieses Modul zum Einsatz: 1200W 20A DC Konverter. Man könnte das Modul auch mit einem Separaten Akku nutzen um den Roller zB. von einem 12V oder 24V Akku zu laden.

Generell empfehle ich dir wärmstens den Akku überzudimensionierten. Die Lösung mit dem Step-Up Wandler funktioniert aber auch sehr gut!

[Unkraut]

Um nochmals das ursprüngliche Thema aufzugreifen:

Der Balancer des BMS hat sich als unzureichend erwiesen. Nach ca. 3000 km waren die Zellen um 40Ah auseinandergedriftet anstatt zu konvergieren. Das liegt vermutlich daran, dass ich billige China-Zellen verwendet habe.

Des Problems Lösung war ein aktiver Balancer, von diesem Typ. Er entlädt die stärkste Zelle und lädt die schwächste mit der entnommenen Energie.