Balancing des Akkus - wie lange?

[Gerold]

Ich habe noch mal Energie und Leistung des Ladegerätes nach Beendigung des Ladevorgangs mit einer Fritz!Dect 210 Steckdose aufgezeichnet:

Die Leistung schwankt hier nur leicht um 14W herum. Um 16:33Uhr hatte ich den LED-Ring ausgeschaltet, was zu einer Leistungsreduzierung von etwa 0,8W bis 0,9W führt. Die einzelnen Zellspannungen haben sich in dem gesamte Zeitraum nicht geändert.

In den ersten 15min nach Ladeschluss betrug die aufgenommen Leistung nur etwa 2,75W. In den CAN Daten wird angezeigt, das in diesem Zeitraum ein Strom von 0,1A entnommen wird. Beim Anstieg auf 14W geht der Strom auf 0,0A zurück. Eine Erklärung dafür habe ich aber nicht.

[Manfred 77]

Hi! Falls es euch interessiert!

Habe gestern denn Vorschriftsmäßigen monatlichen Ladevorgang gestartet! Nach ca. 2 Stunden ausbalanciert und 100% Ladung am Display abgeschlossen!

Heute sie da, keinen Meter gefahren 94% am Display!
Laut App letztgefahrene Strecke 698m, obwohl ich den Roller keinen Meter bewegt habe!

Leicht suspekt oder ?…..

Guten Rutsch und alles Gute
Manfred

[patba]

Wann wurde denn die Strecke gefahren?
Dass während des Ladevorgangs Koordinaten bzw. Bewegungen (ein Zickzackmuster an Ort und Stelle) aufgezeichnet werden, obwohl der Roller steht, wurde hier schon öfter berichtet und sehe ich auch gelegentlich, aber nicht bei jedem Ladevorgang. Evtl. muss eine Schwelle bei den Koordinaten-Änderungen überschritten werden, damit die Aufzeichnung startet? Also bedingt durch GPS-Ungenauigkeiten, z.B. wegen Empfangsproblemen.

Der Verlust auf 94% ist aber in der Tat etwas merkwürdig. Wobei ich auch in dem Kontext beobachtet habe und hier berichtet habe: Ich hatte den Sommer über einen Leihakku. Dieser hat regelmäßig (ca. jede zweite Fahrt) beim Anschalten selbst den SOC rekalibriert, also vermutlich aus der Akkuspannung, so wie das auch beim "Schlüsselreset" passiert. Mein eigener Akku, den ich jetzt wieder seit ca. 3 Monaten habe, macht dies nicht. Ich vermute fast, dass das auch bei Dir ein wie auch immer initiierter SOC-Reset ist, und aufgrund der Rahmenbedingungen die Spannung schon etwas abgefallen war.

Patrick

[patba]

In den ersten 15min nach Ladeschluss betrug die aufgenommen Leistung nur etwa 2,75W. In den CAN Daten wird angezeigt, das in diesem Zeitraum ein Strom von 0,1A entnommen wird. Beim Anstieg auf 14W geht der Strom auf 0,0A zurück. Eine Erklärung dafür habe ich aber nicht.

Was heißt "0,1 A entnommmen"? Aus dem Akku? Also ein Stromfluss aus dem Akku (genauer: dem Zellenpack) heraus in der 3W-Phase?
Wenn das so ist, könnte folgendes sein:
Beim Laden zieht mind. 1 Relais im Akku an, das hört man. Das ist vermutlich dasjenige, das den Ausgang "Vbat E" (vgl. Stromlaufplan) scharfschaltet. Damit ist der DC-DC-Wandler an, das Display, und auch die ECU. Evtl. auch der Controller, wenn auch "Vbat I" scharfgeschaltet wird.
Es könnte nun sein, dass in der 3W-Phase (und auch schon beim Laden) all diese Verbraucher ihren Strom aus dem Akku bekommen. In der 14W-Phase dann aus dem Netzteil. Man müsste sich mal daneben stellen, ob beim Wechsel 3W -> 14W das Relais klackt, was dann nicht unwahrscheinlich wäre.

Patrick

[Gerold]

Ich hatte bisher die "0,1A" immer als Artefakt abgetan. Bei der gestrigen Akkuladung hat mich aber die zeitliche Koinzidenz dieser Phase mit der 3W Phase nach Ladeschluss stutzig gemacht. Normalerweise beobachte ich diese Phase auch gar nicht, da meine Smarthomeanwendung die Steckdose direkt beim Erreichen des Ladeendes die Steckdose ausschaltet.

Es könnte aber tatsächlich so sein, wie @patba vermutet, nämlich das die Verbraucher zunächst den benötigten Strom aus dem Akku beziehen, bevor auf Extern umgeschaltet wird. Da die Stromstärke nur auf eine Nachkommastelle ausgegeben und der Rest einfach abgeschnitten wird, könnte statt 0,1A auch 0,19A fließen, was bei U=37,3V einer Leistungsentnahme von fast 11W entspricht. Zusammen mit den 3W aus der Dose käme man auch wieder auf 14W.
Der Controller ist während der ganzen Zeit nicht eingeschaltet, zumindest werden keine Infos aus dem Controller über den CAN-Bus versendet.

[Pfriemler]

Beim Laden höre ich
- ein Relais was den Akku ans Ladegerät anschließt (hört man auch beim Laden außerhalb)
- zusätzlich ein Relais, was VBatE einschaltet und damit wie Patrick sagt Wandler und Display. [edit 4/24: unklar, VBatE wird offensichtlich auch geräuschlos aktiviert]
Wird im Roller geladen, ist das Display bis zuletzt an, VBatE bleibt also aktiv.
Tatsächlich wäre denkbar, dass in der 2-3W-Phase die Wandler von der zu Ende geladenen Batterie gespeist werden und danach das BMS auf "Externversorgung" für den Roller umschaltet. Die Leistungsaufnahme für diese Zeit ist aber trotzdem irgendwie absurd hoch.

Ich habe den Akku heute extern geladen. Die CV-Phase (mit abfallender Leistung) war 47 Minuten lang, wurde bei 195 Watt beendet, danach wurden sehr konstant 2,71-2,76 Watt gezogen für 38 Minuten, anschließend "zappelte" es wieder - 7,5 Watt (nach Energiezählerwert über 4 Stunden gemittelt) bei ausgeschalteter "Beleuchtung" (mein Schalter trennt die 5V-Versorgung des ganzen Leuchtringmoduls). Die Linie quer durch die Zählerstände zeigt auch hier wieder einen durchweg konstanten Verbrauch. In der folgenden Stunde hatte ich das Licht wieder an und mittelte 9,5W, also 2 Watt mehr. (Ich habe einen neueren roten Leuchtring, Mó eben).

Das Verhalten hat also auch nichts mit der Frage zu tun, ob der Akku im Roller lädt oder nicht. Im Roller liegt der Verbrauch lediglich um etwa 2,3 Watt höher, was auf Kosten der mitbetriebenen Rollerelektrik gehen dürfte.

Wirklich nur orakelt: Die 2-3 Watt könnten das "Grundstandby" des Meanwell sein (Betrieb mit offenem Ausgang). Meist takten die Schaltwandler dann nur sehr selten und für sehr kurze Zeit (moderne Wandwarzen für Handys schaffen es so unter die 0,1W-Nachweisgrenze der meisten Messgeräte). Bei geringer Last takten die Wandler weiterhin nur kurzzeitig, aber häufiger und unregelmäßig. Das könnte meine Messung sein. Der Wirkungsgrad der Wandler ist in diesem Bereich in der Regel unterirdisch schlecht, gern sogar unter 25%. Es würde also ein sehr geringer Grundverbrauch am Ausgang genügen, auch Unterschiede würden sich entsprechend stark zeigen - 2 Watt für den Leuchtring kommen mir nämlich auch recht viel vor.

Nachtrag2: Gerade habe ich den Akku nochmal neben mich gestellt und über ein Powermeter mit Display verbunden. Nach einer anfänglichen Nachladephase (kreisender Punkt mit Schweif) mit bis zu 520 Watt (erst steigend ca +10W/Sekunden, danach langsam fallend -0,2...-0,4W/s) hatte ich etwa 20-minütige 3,0-W-Phase (deren genauen Beginn ich aber verpasst habe) mit sehr kurzen Wandlerphasen (kleine kurze Spikes, eher Knackser, schätze so 5-10 Hz, hörbar mit Taschenradio am Netzkabel, LED-Anzeige weißer kreisender Punkt im roten Vollkreis). Nun ist die Frequenz ähnlich, aber die Knackser sind deutlich "breiter" und die Anzeige wechselt sekündlich in größeren Sprüngen, zwischen 9,7 und 12,5 Watt. Der Wandler ist also weiterhin getaktet, aber eben jeweils deutlich länger, in Betrieb. Am Leuchtring hat sich gegenüber der 3-Watt-Phase nichts geändert, und im Akku war die ganze Zeit kein Relaisklacken zu hören, absolute Ruhe.

Nachtrag: Wovon man sich nicht irritieren lassen sollte, ist die teilweise enorme Verzögerung, mit der das BMS den Akku wieder vom Ladegerät trennt. Bei 200 Watt Primärleistung dauerte es eben 10 Sekunden bis zum Klicken im Akku, bis dahin orgelte auch der Ring munter weiter, obwohl das Meanwell spätestens nach einer Sekunde nichts mehr geliefert haben dürfte.
Nachtrag3: Mein Taschenradio hat neben dem "Schnarzen" durch den Meanwell noch einen Ton um 290 Hz geliefert. Dieser Ton ändert sich auch nicht in der "Zappelphase", nur das "Schnarzen" wird anders und unregelmäßig. Ziehe ich den Stecker, hört das "Schnarzen" sofort auf, das Summen verändert sich erst langsam, dann schnell kurz bevor bis zu 20 Sekunden später der LED-Ring ausgeht und das Relais klickt. Ich tippe hier eher auf einen sekundärseitigen größeren Puffer für die Elektronik, die den Ladevorgang regelt, deren Versorgung PWM-geregelt wird (so hören sich jedenfalls variable Pulsbreiten sonst an). Dass der Leuchtring zeitlich ausgeht, hat eher was mit einer Abschaltung zu tun. Tippt man den Akku an, erscheint der Leuchtring ohne irgendwelche hörbaren Geräusche im Radio.

[patba]

Alles sehr interessant! Ich habe soeben den Akku im Roller vollgeladen.

CV-Phase/Balancing:
Die CV-Phase (ermittelt per FritzDECT-Steckdose als die Zeit von beginnendem Zurückregeln der Leistung bis Abschalten (Beginn 3W-Phase) dauerte 58 min. Wie weiter oben schon diskutiert, ist die im Idealfall ca. 40 min lang, ich habe hier eine frühere mitdokumentiert mit 39 min.
Die längere CV-Phase weist aber dennoch nicht unumstößlich auf ein evtl. Balancing hin, das könnte auch mit der Temp. und dem daraus veränderten R(innen) der Zellen zusammenhängen. Akkutemp war 11°C am Ladeende.

3W-Phase: ich lade so gut wie ausschließlich im Roller, und ich habe diese Phase immer mit genau 10 min Länge gesehen. Sehr interessant, dass sie beim Extern laden bei @Pfriemler 38 min lang ist. Und dann die Leistung doch hochgeht. Es muss also auch im Roller noch Verbraucher geben, die hier "zugeschalten" werden. Mit LED an kommt @Pfrimler auf 9,5W, das ist doch etwas weniger als beim intern laden.

Übergang 3W -> 14W:
Habe mich daneben hingestellt. Am Roller ist hier rein nichts zu bemerken. Das Relais klackt an der Stelle nicht. Es wird also nur rein elektronisch war umgeschalten. Das Relais klackt erst, wenn man die 230V trennt.

Also weiter orakelt:
die 3W sind das "Grundstandby" des Meanwell. In dem Zustand stellt das NT immer noch 5VDC, max. 0,5A bereit laut Datenblatt.
Ab Beginn 3W-Phase werden alle Verbraucher vom Akku versorgt, bis zu einem bestimmten Umschaltpunkt. Dann wird elektronisch auf das Meanwell umgeschaltet. Bzw. es könnte einfach auch nur sein, dass das Meanwell über seinen Schalteingang (RC+) einfach nur wieder eingeschaltet wird, quasi zur Erhaltungsladung. Man könnte jetzt meinen, das könnte zellspannungsabhängig passieren. Dafür spricht, dass es beim extern Laden 38 min dauert. Massiv dagegen spricht, dass es beim intern laden immer genau 10 min sind.
Die 14 W könnten sich zusammensetzen aus:
a) 3W Grundverbrauch Meanwell
b) 4,5W akku-Interne Verbraucher
c) 2W LED
d) 4,5W Verbraucher am Roller

zu b)
ein leistungmäßig mittelklassiges 08/15 Industrierelais kann schon mal allein 1-2W oder auch etwas mehr für die Spule brauchen. Und davon könnten sogar 2 da sein.
Vom Leistungsschütz (also dem in der Schwinge, aber das im Akku dürfte sehr ähnlich sein) ist mir nur ein allgemeines Datenblatt bekannt. Je nach Typ variiert die Spulenleistungs stark, beträgt aber min. 5W. Dieses Schütz im Akku dürfte aber beim Laden aus sein, oder?

Patrick

[Pfriemler]

Wir sind ein gutes Team!

Ab Beginn 3W-Phase werden alle Verbraucher vom Akku versorgt, bis zu einem bestimmten Umschaltpunkt.

sähe ich genauso!

könnte einfach auch nur sein, dass das Meanwell über seinen Schalteingang (RC+) einfach nur wieder eingeschaltet wird, quasi zur Erhaltungsladung. Man könnte jetzt meinen, das könnte zellspannungsabhängig passieren. Dafür spricht, dass es beim extern Laden 38 min dauert.

Vielleicht "höre" ich da auch einen separaten 5V-Wandler im Meanwell, wie Du schreibst. Gut möglich, dass es dieser Zusatzausgang ist, der gut gepuffert noch wesentlich länger Strom liefert als der 48-V-Ausgang bekommt.
DIe Phase zur Wiederaktivierung des Meanwell würde unterschiedlich lang sein - bei mir (die einmalig ermittelten) 38min - im zweiten Versuch hier war die Zeit definitiv kürzer!, aber länger als 10 Minuten) je nachdem wieviel Verbraucher am Akku nuckeln. Extern geladen ist es nur BMS und Leuchtring, intern geladen kommen noch Wandler und Display dazu.

Leistungsschütz ... im Akku dürfte aber beim Laden aus sein, oder?

Definitiv aus früheren Beobachtungen. Einmal klackert es nur beim Einschalten der Zündung verzögert in der Schwinge, zum anderen wird der Schütz vom Motorcontroller geschaltet und der ist definitiv stromlos beim Laden, weil dann nur VBatE, nicht aber VBatI eingeschaltet sind (kann man an der Sicherung einfach messen).

[Aperto]

Der Verlust auf 94% ist aber in der Tat etwas merkwürdig. Wobei ich auch in dem Kontext beobachtet habe und hier berichtet habe: Ich hatte den Sommer über einen Leihakku. Dieser hat regelmäßig (ca. jede zweite Fahrt) beim Anschalten selbst den SOC rekalibriert, also vermutlich aus der Akkuspannung, so wie das auch beim "Schlüsselreset" passiert.

Dieses Phänomen habe ich auch beobachtet. Öfter mal eine magische Aufladung von 70% auf 90% während der Arbeit - jedoch ohne Kabel oder sonstige Einspeisung

Nach dem Voll-Aufladen habe ich selten 100%, meist nur 99%, weniger aber nie.