Howto - Seriell balancieren von Akkus

Im nachfolgenden Tutorial wird nur das serielle Balancen beschrieben. Um objektiv zu sein, habe ich aber einleitend hier mal die wesentlichen Vor- und Nachteile der beiden Balancing-Methoden gegenübergestellt. Dann kann man selbst entscheiden welche für euch die richtige ist. 

Vorteile paralleles Balancen:

•  Kein Balancer/BMS notwendig. Die Verbindung der Zellen untereinander sorgen für das Balancen und das natürlich genauer als jeder aktive/passive Balancer
•  Keine Messabweichung (durch Balancer/BMS/Multimeter) möglich, da das Ausgleichen der Zellen inhärent stattfindet
•  Im Gegensatz zum seriellen top-balancen kein Labornetzteil mit max. Spannung = Akkusystemspannung (bei 16 Zellen = 16 x 3,45V = 55,2V) notwendig. Bei 18S -Systemen ist man schon bei 3,45 über 60V. Da wird es schwer ein passendes Netzteil zu finden um seriell zu Top-balancen.
• Eventuell vorteilhaft bei wenigen Zellen mit geringer Kapazität, weil der Zeitaspekt dann keine große Rolle spielt
• Sicherheitsaspekt: Beim Top-balancen selbst muss weniger am Akku rumgefummelt werden

Nachteile paralleles Balancen:

• Laden geht mit den meisten Labornetzteilen extrem langsam: 3,45V * 10A = 35W. Das kann mehrere Tage bis 2 Wochen dauern (3,2V * 280Ah * 16 =  14336 Wh -> 14336 Wh / 35W = 410h -> 410h/24h = 17 Tage!!! wenn Akku am Anfang leer ist.
• Man lernt nichts dabei, da es eine Set-and-Forget-Methode ist.
• Man benötigt mehr Zellverbinder, als man für die serielle Zusammenschaltung benötigt. Diese werden meist nicht mitgeliefert. Dünne Litzen oder Kabel sollten wegen den hohen Ausgleichströmen nicht verwendet werden, vor allem wenn die Zellen im Spannungslevel weit auseinander liegen! Mit dicken Kabeln kann man aber gefährlicheres Kurzschlüsse herstellen. Deswegen besser starre Zellverbinder verwenden.
• Für den späteren Betrieb muss der Akku wieder auseinander genommen werden
• Je grösser die Zellenzahl, desto langsamer der Vorgang des Angleichens der zellen, auch über die reine Ladezeit hinaus.
• Das Verfahren wurde für 4 Zellen erfunden, bis 8 Zellen mag es noch gehen.... Aber es gibt bereits 2 beschriebene Fälle auf den Board hier, wo es bei 16 komplett aus dem Ruder gelaufen ist!
  

Vorteile serielles Balancen:

• Deutlich schneller als paralleles Laden (vor allem bei Akkus mit hoher Zellenzahl) mit Labornetzteil: 55,2V (16 x 3,45V) * 10A = 550W. Vorteilhaft bei großen Akkupacks mit hoher Kapazität und mehreren in Reihe geschalteten Zellen. 
• Akkupack schon im endgültigen Ausbau. Kein auseinandernehmen des Akkus mehr notwendig.
• Keine weiteren Zellverbinder notwendig
• Man lernt durch das manuelle Balancen das Phänomen des Auseinanderdriftens einzuschätzen

Nachteile serielles Balancen:

• Man muss mehr tun (während der Balancing-Phase) und dabei entsprechend aufpassen, dass man keinen Kurzschluss erzeugt.
• Man benötigt noch einen Verbraucher (KfZ-Glühbirne) zum passiven Balancen (Entladen)
• Man macht unweigerlich manuelle Messfehler
• Man benötigt ein Netzteil mit entsprechender hoher Spannung. Wobei man Labornetzteile hintereinanderschalten kann : 2 * 30 V -> 60 V.
   

• Gutes Multimeter (Achtung wenn Batterien leer sind, messen die falsch!) (bspw. Uni-T 61E)
• Stromzange für DC-Strom (bspw. Uni-T 210E) (das Uni-T 210E kann auch als Multimeter eingesetzt werden. Parallel Strom und Spannung messen geht aber nicht).
• Labornetzteil, passend zur Akkuspannung
  
• Kabel, Krokodilklemmen (Aber keine billigen Krokoklemmen-Chinamessleitungen verwenden mit etwas nur AWG28 (=0,2mm² Querschnitt) verwenden! Bspw. SKS Hirschmann / heute: SKS Kontakttechnik - Messleitungen mit 2,5mm² sind gut.)
• Autobirne (12V/55W) oder eine andere Last zum Einzelzellenentladen beim Balancieren.

Zum maximalen Strom des Labor-Netzteils, ich habe eins mit 2 mal 1A@30V, oder ich benutze einen Aliexpress Boost Konverter ( den typischen "1800 W Konverter") mit ca 130 Watt, an einem 12 V 20 A Netzteil. Das ist für meine jetzige Leistungsklasse bei weitem ausreichend. Ich würde sagen, dass ich bei 2 Mal 280 Ah, also 560 Ah, noch mit 10 A drangehen würde. Das laden dauert dann 2 Tage, Ausbalancieren vielleicht nochmals 2. Finde ich nicht zu viel, soviel Zeit muss für sorgfältiges Vorgehen eh sein. Man muss sich bei Verwendung eines Boostkonverters klarmachen, dass der nicht dafür sorgt, dass man damit dann aus einem 12V/20A Netzteil dann ein Netzteil mit 60V/20A erhält. Es wird dann nur noch ein Netzteil mit 12V/60V* 20A = 4A sein (Leistung bleibt gleich!). 

Kenntnisse
Grundkenntnisse Elektrotechnik, Gleichstrom, ohmsche Gesetz, Messen von Strom und Spannung, Kenntnisse über den Spannungsverlauf eines LiFePo. Ich werde später ein Bild dazu einstellen. ( Weniger sollte man auch nicht wissen, wenn man parallel initialisiert, oder überhaupt einen Akku selber baut ). Auch mechanische Kenntnisse sind von Vorteil: Ein Alugewinde an den Batteriezellepolen hält keine 20Nm Drehmoment aus, wenn man da für die Zellverbinder zum ersten mal eine Schraube reindreht. Es gibt genügend Beispiele hier im Forum, wo die lasergeschweißten Studs von den Polen abgebrochen sind.

Vorbereitung
Der Akku wird seriell zusammengestellt, wer will auch in seiner endgültigen Konfiguration. Heißt, auch ein 16s2p wird genauso verbunden. Wer nicht ihn dann nicht nochmal auseinander nehmen will, solle eventuell auch vorher schon isolierende Trennfolien/schichten zwischen die Zellen legen und den Akku verspannen.

Beim Parallelschalten von 2p Stufen natürlich auf gleiche Spannung achten, sonst zeigen einem die Zellen, welchen Strom sie liefern können.
(Beispiel: 10mV Spannungsunterschied parallel geschalteter Zellen bei 0.10mOhm -> 100A Ausgleichstrom. Bei 1mV immer noch 10A. Also besser nur mit  Zellverbinder verbinden und nicht mit irgendwelchen dünnen Kablen..)
Sind die Zellen unterschiedlich in der Spannung, muss man sie entweder mühsam einzeln auf gleiche Spannung bringen, oder man macht zwei getrennt 16 Zellen-Stränge und lädt diese nacheinander seriell.

Das BMS wird angeschlossen und muss betriebsbereit sein. Die BMS Spannungsanzeige wird ein wichtiger Helfer werden.

• 
  BMS anschließen ist der erste Härtetest. Man hat Zellanzahl + 2 Balancer-Kabel(wenn das BMS genau maximal für die vorhandene Zellanzahl geeignet ist, sonst eben mehr), und jeder muss an seinen richtigen Platz.
  Bei den dünnen Kabeln gilt: Eine an Masse ("B0" oder "BC0"), zwei an Plus ("B+ und B16 [bei 16 Zellen]), einer je an jeden Verbinder dazwischen. An den Batteriepolen ist es egal, an welche Seite eines Zellverbinders die Litze kommt, aber macht es einheitlich, weil es unter Strom zu einem winzigen Unterschied in der Spannungsmessung kommt.
  Die Litze für Plus (B+) zu erkennen ist einfach. Die ist fast immer rot und am einem Ende des Steckers des BMS. Masse ist meist eine schwarze Litze und am anderen Ende des Steckers. Und alle dazwischen sind weiß oder bunt oder auch schwarz. Oder ganz anders. Aber oft unterscheiden sich Plus und Masse von den anderen Litzen.
• Am Ende hat man bei einem BMS, dass für mehr Zellen ausgelegt ist als für den eigenen Akku benötigt wird (z.b. BMS für 24S, aber es ist nur ein 16S Akku) noch ein paar Litzen übrig. Da unterscheiden sich die BMS Hersteller teilweise, was mit diesen gemacht werden muss (teilweise miteinander verbinden, teilweise offen lassen, teilweise ganz anders verbinden. Dazu am Besten im Verdrahtungsbeispiel des BMS-Herstellers nachsehen). Zusammen mit dem roten Pluskabel kommt das letzte Balancerkabel ("B16" bei 16 Zellen) ebenfalls an den gleichen Pol wie B+, an den Pluspol der letzten Zelle. Am Ende hat man 16 Balancer("zwischen")kabel, Masse und Plus verbunden.
  Es gibt auch BMS (z.b. JBD), bei denen die Balancerkabel auf 2 Stecker aufgeteilt sind und bei denen es 2 rote und 2 schwarze Balancerlitzen gibt. Hier sind das rote und schwarze zwischen den Steckern als ganz normale Verbindungen zu den Zellen zu betrachten, also wie die anderen Litzen "dazwischen". Die Farbe der Litze von diesen kann man ignorieren.    
  Deswegen besser in die Anleitung des BMS schauen.
  
  Das rote B+-Kabel dient übrigens nur als Versorgung des BMS (der Pluspol der Versorgung des BMS). Hier wird nichts gemessen und deswegen darf es auch nur direkt mit der letzten Balancerlitze (z.b. B16) am Pol der Zelle verbunden werden und nicht etwa irgendwo davor, damit es durch den Versorgungsstrom nicht zu einer Falschmessung im BMS an der letzten Zelle kommt.
• Und dann gibt es normalerweise noch einen Anschluss, wo später der Strom zum Verbraucher drüber geht. Oft heißt "B-", wie B wie Battery. Der muss unbedingt mit angeschlossen werden. Dieser dient ebenfalls der Versorgung des BMS (eben der Minuspol). Der Anschluss für den Verbraucher, oft C- genannt, darf freibleiben, aber wird als Masse für den Anschluss des Ladegerätes dienen.
• Falls B- weggelassen wird, zieht das BMS seine Versorgung über das dünne Massekabel der Balancerlitzen und verfälscht das Messergebnis der ersten Zelle. Das hat Andy in Off-Grid Garage schon leidvoll feststellen müssen:

Spannend ist..... Beim Spannung anschließen muss also alles richtig sein. Ist es nicht richtig kann das BMS kaputtgehen, es gibt also keine Garantie für eine zweite Chance.
Z.B.
https://forum.drbacke.de/viewtopic.php?t=4686
Oder
https://forum.drbacke.de/viewtopic.php?p=45967#p45967
Nochmals: Vom BMS muss die Masse Batterie auch angeschlossen sein, nicht nur die Balancerleitungen!

• Weil es so wichtig ist nochmal zusammenfassend:
  Die Balancerleitungen gehen der Reihe nach.
  Oft gehen die so:
  B0 (teilweise auch B-) geht an den freien Minuspol der ersten Zelle,
  B1 geht an den Verbinder zwischen Pluspol der ersten Zelle und den Minuspol der zweiten
  B2 geht an den Verbinder zwischen Pluspol der zweiten Zelle und den Minuspol der dritten
  .....
  Und Bx (x = Zellanzahl), die (vor)letzte Leitung, geht an den einzelnen noch freien Pluspol, der der Pluspol der ganzen Batterie ist.
  B+ von den Balancerkabeln geht ebenfalls an den gleichen Pluspol der ganzen Batterie.
• Das dicke, fette B+ -Kabel (also das, mit dem gleichen Querschnitt wie das C-/B-), brauchen wird zum Topbalancen erstmal gar nicht - kann weggellassen werden.
• Nochmals: Zur Inbetriebnahme des BMS müssen zwei Kabel an Batterie minus, ein Dicker und ein Dünner und zwei Kabel an Batterie plus, zwei Dünne und alle dazwischen. Natürlich gibt es Ausnahmen, aber vergewissert euch 5mal, ob ihr eine solche habt!

Also, lieber 3 Mal fragen und 5 Mal prüfen... Hab ich beim ersten Mal auch gemacht.

Update: ich habe, beim umprogrammieren eines BMS eine Methode gefunden, wie man eine sichere Erstinbetriebnahme des BMS hinbekommt.

Die Beschreibung dazu ist hier:
https://www.akkudoktor.net/forum/postid/121094/

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Initialisieren Balancieren 

Stufe 1 - Vollladen
Dazu wird eine Ladequelle angeschlossen, vorzugsweise ein Labornetzteil, welches man auf eine beliebige Ausgangsspannung einstellen kann. Die Spannung stellt man ein auf Stufenzahl mal 3,4 V, also z.B bei einem 16s (egal ob 1p, 2p oder 3p) also 16 mal 3,4 V.
Strom auf ein vernünftiges Maximum des Netzteils, ein chinesisches 10 A Netzteil stellt man auf 7 A.... Es geht auch so schnell genug. 

(Grund sind die etwas zweifelhaften Angaben chinesischer "Produkte" über Leistungen..... also bitte ein Auge auf Verhalten und Erwärmung haben)

Dann schaut man regelmäßig zu, wie die Spannung steigt.

Dabei kann man auch regelmäßig in die Anzeigen des BMS Schauen, und kann sich ein Bild machen wie schnelle oder Langsam die Spannungen steigen.
Irgendwann kommt man in den Bereich 3,35 V/Zelle, bei dem es endlos lange nicht mehr höher zu gehen scheint, und wenn, dann ist die Ladung zum größeren Teil erledigt. Sobald der Strom anfängt zu fallen, erhöht man die Spannung in Stufen von 0,1 V, bei 16 s 0,2 V bis die erste(n) Zelle(n) 3,5 V überschreiten.
Strom abschalten, 5 min stehen lassen.

Stufe 2 - Balancen

Jetzt beginnt das Ausbalancieren.

Ich rede an dieser Stelle von Top Balancing. Das bedeutet, das man die Ladezustände aller Zellen so miteinander abgleicht, das alle genau zur gleichen Zeit Voll werden. Das Ergebnis ist, wie schon gesagt, ein Top balancierter Akku.

Man schaut sich die Spannungen an. Zellen mit über 3,4 V sind praktisch voll, Zellen mit niedrigerer Spannung, unter 3,35 V noch nicht.
Man wird feststellen, das das BMS wahrscheinlich schon mit Balancieren begonnen hat, aber wir werden ihm helfen.

Dazu macht man entweder:
- Entladen voller Zellen mit einer KfZ-Halogenlampe, die natürlich NUR über ein oder maximal 2 Zellen angeschlossen wird. Beispiel: H7 12V, 55W KfZ-Glühbirne -> ca. 2,5 Ohm elektrische Widerstand. D.h. bei 3,5V fließen ca. 1,5A.
- Laden von Zellen mit der kleinsten Spannung mit dem Labornetzteil, das natürlich auf 3,55 V und sinnvollem Maximalstrom eingestellt wird. Natürlich kann man auch 2 oder 3 oder mehr gleichzeitig Laden, wenn sie hintereinander in Reihe sind.

Und man darf natürlich beides gleichzeitig tun, das kommt sich ja nicht in die Quere. Man sollte aber bei seinem Verkabelungsverhau extrem aufpassen nicht aus Versehen einen Kurzschluss zu erzeugen!

- Selbstverständlich darf man auch eine einzelne volle Zelle entladen, während das Netzteil die volle Spannung an der gesamten Kette lädt. Besonders schlau ist es, dabei mit dem gleichen Strom zu laden, wie die KfZ-Halogenlampe aus der einzelnen Zelle herausholt..... oder aus zweien...

Ich muss nicht erwähnen, dass man bei angeschlossenen Birnen dabei bleiben sollte ? Erstens kann man vergessen, rechtzeitig zurückzukommen, zweitens werden dir Birnchen richtig heiß.

Für den Anschluss von Lampe oder Netzteil kann man die Zellverbinder dranlassen. Aber ich nehme bewusst erst die beiden Kabel des Netzteils von ihren vorherigen Anschlüssen ab, verbinde das Netzteil mit dem Voltmeter, stelle die Spannung neu auf die gewünschte Zellspannung ein, verbinde die Masse von Netzteil und Voltmeter mit dem Minuspol der zu ladenden Zelle, messe nun die Spannung des neuen Pluspols, die muss mit der Spannung des Netzteils grob übereinstimmen, und prüfen noch 3mal (dreimal) den neuen Anschluss beider Leitungen an die neue Stelle des Akkus.

Wenn man den Zellen mit hoher Spannung etwas Ladung abgezapft hat, und alle z.b. unter 3,4, lädt man mit kleineren Strom wieder nach.
Und wenn einzelne wieder hochlaufen, beginnt das nachhelfen, gemeint sind Birne oder Einzelzellenladen, wieder von vorne.

Mit diesen "Werkzeugen" müsst ihr nun den Akku, genauer gesagt jede einzelne Zelle, vollmachen, bis alle Zellen über 3,45 V sind.

Hier kommt der Lerneffekt zum tragen, was mache ich in welcher Kombination? Immer daran denken, das das Hauptziel vollmachen ist, denn da wollen wir hin.

Stufe 3 - Inbetriebnahme und Tests

Sind alle Zellen über , sagen wir 3,45 V, so ist die Hauptarbeit geschafft. Den Rest kann man jetzt vom Balancer des BMS erledigen lassen, damit sollte der fertigwerden.

Immer wieder sehe ich von Neulingen, noch bevor sie zum ersten Mal Strom auf einen Akku geben, dass sie einen "starken Balancer" brauchen. Das sehe ich nicht so. Um einen guten intakten Akku zu betreiben, braucht man ... gar keinen Balancer. LiFePo4 Zellen haben ähnlich wie Bleiakkus eine gering erhöhte Selbstentladung, die bei vollem Akku etwas Ladung vernichtet.
Mit steigenden Alter und bei hohen Strömen kommen kleine Ungleichheiten der Zellen zusammen, denen man mit dem Balancer begegnen. Einen sehr großen Einfluss haben aber die Betriebsbedingungen. Es ist ein Unterschied, ob ein Akku einen Zyklus pro Tag macht, und dabei in 10 min voll ist, so dass ein Balancer sinnvoll arbeiten kann, oder einem Betrieb mit z.b. 3 Zyklen in 4 Wochen, wobei dann endlos Zeit ist für balancieren.
(Auch für diese Fälle gibt es eine Lösung, die Akkus im Top Balancing zu halten. Ich werde das später mal beschreiben)

Für die Erst Initialisieren Balancierung  ist fast jeder Balancer zu schwach, bei angenommenen 10% SOC Unterschied sind das 28 Ah, die der leersten zur vollsten Zelle fehlen. Macht aus technischen Gründen bis zu 56 h Balancierbetrieb, bis der Akku gleich ist. Für einen normalen Arbeitsbetrieb ist 1 A Balancerstrom schon eine ganze Menge. Wer tatsächlich mehr braucht, sollte das Problem untersuchen und lösen.
Und wer es nicht glaubt, der Nissan Leaf hat nur 8 mA (!) Balancerstrom.

Nachfolgend beschreibe ich verschiedene Einzelaktivitäten, die sowohl dem Test des mechanischen Aufbaus dienen, das BMS testen oder die Eigenschaften von Zellen ermitteln. Das geht mehr oder weniger gleichzeitig bei einer ersten Entladung, die mit einem moderaten Strom, nicht mehr als 1/10 C gemacht werden.

Eine Stromangabe in "C" bezieht sich auf die Kapazität des Akkus, wobei "C" die Kapazität in Ah ist. Ein Strom von "C" ist damit der Strom, der den Akku in einer Stunde leermacht, 1/10 C macht ihn in 10 Stunden leer. Beispiel: Bei einem 16s1p Akku mit  280Ah Zellen entspricht 0,1C damit 28A. Bei einem 16s2p Akku mit den selben Zellen (560Ah gesamt) dementsprechend 56A.

Stufe 3.1 - BMS Tests

Das BMS am Akku ist ja schon eine Weile in Betrieb, gleichzeitig wurde von seinen Möglichkeiten nach der obigen Beschreibung so wenig wie möglich ausgenutzt, eigentlich wurde nur die Spannungsmessung benutzt.
Da aber auch ein BMS Fehler haben kann, habe ich es mir zur Gewohnheit gemacht, ein paar Sachen am BMS zu testen.

Test Spannungsmessung BMS
Auch wenn das spät kommt, sollte man mal mit einem guten Multimeter die Zellenspannungen der Stufen messen und mit den Anzeigen des BMS vergleichen. Dabei geht es nicht um das letzte Millivolt, wir werden es hier nicht schaffen, dass die Messwerte au 0,1% gleich sind, das würde für beide Messungen diese Genauigkeiten erfordern. Und selbst wenn, dann wäre der erlaubte Messfehler +- 0,2 %, oder plus minus 6 mV, so dass wir uns damit begnügen müssen, dass wir runde 10 mV Unterschiede tolerieren sollten.
Damit ist man eigentlich schnell fertig, nacheinander mit den Messleitungen an die vorhandenen Stufen gehen, immer nur an eine, und die angezeigte Spannung mit der BMS Anzeige vergleichen. Normalerweise dürfte das sich sehr ähnlich verhalten, wenn eine Zelle wirklich andere Spannung hat, mehr als 15 mV im Vegleich zu den anderen Stufen "anders", sollte man mal genauer hinschauen.

Test Strommessung des BMS
Das ist eigentlich auch schnell gemacht, mit 5 bis 10 A belasten, bitte noch nicht mehr, und man muss eine vergleichbare Anzeige im BMS haben.

Sowas kann man echt einfach mit einbem Wandler machen, den man wahrscheiblich ja eh hat. 10 A bei z.B. 48 V etwa 500 Watt, sowas ist die kleine Stufe eines Fön oder eines heizstrahlers. Man muss ja auch nicht den genauem Strom treffen, irgendwas über 10 A, messen, und dann damit arbeiten.

Test Temperaturanzeige des BMS
Die Temperaturmessungen sind manchmal ziemlich ungenau, bei meinen BMS war oft mehr als ein Grad Unterschied. Ist jetzt nicht wirklich dramatisch, aber sollte man wenigstens wissen. Einige BMS kann man auch diesbezüglich nachkalibrieren.

Test OVP (und UVP) des BMS
Jetzt geht es an die wichtigen Schutzfunktionen des BMS, Überspannungs- und später auch Unterspannungsabschaltung. Momentan ist der Akku voll, also testen wir die OVP Abschaltung.
Nun wollen wir ja nicht wirklich einzelne ode alle Zellen in die Überspannung treiben, um zu testen ob das BMS korrekt schaltet. Daher biete ich zwei verschiedene Varianten an, um das ohne Akkuquälerei zu machen

• Variante 1 - Verstellen der OVP Schwelle
  Völlig simpel, wir verstellen die OVP schwelle in den erlaubten Spannungsbereich des Akkus hinein, z. B. auf 3,5 V. Jetzt darf man natürlich - mit kleinem Strom - den Akku laden, und wenn die erste Zelle über 3,5 V läuft, sollte das BMS den Ladestrom abschalten.
• Variante 2 - ersetzen einer Stufe des Akkus durch eine "andere" Akkuzelle. Ein Trick, den ich mir vor einer Weile ausgedacht habe. Der ist auch dann anwendbar, wenn die Parameter, OVP, UVP nicht verstellbar sind. Man kann sie so sogar austesten !
• Variant 3 - Ich habe durch Zufall etwas viel einfacheres gefunden als das ersetzen von Akkuzellen durch andere. Hängt direkt mit der oben beschriebenen Erstinbetriebnahme zusammen.

  Beschrieben hier:
  https://www.akkudoktor.net/forum/anleitungen-tutorials/bms-risikolos-und-ohne-akku-testen/#post-121094

Solange wir dem Akku keinen Strom Laden oder Entnehmen, ist es völlig egal, was für Akkuzellen in den einzelnen Stufen drin sind. Das BMS "sieht" ja nur die Spannung, nicht die Chemie, nicht die Kapazität... also könnten wir eine ganze "Stufe" z.B. durch eine einzelne 18650er Lithiumzelle, eine NMC, ersetzen. Das BMS wird beim Einschalten nur die Spannung dieser Zelle "sehen".

Wenn diese einzelne Zelle erstmal auf der gleichen Spannung ist, wie alle anderen Stufen, z.B. 3,3 Volt, so ist das BMS vollkommen zufrieden und zeigt alle Spannungen an. Nun haben wir aber eine Stufe, der es egal ist, wenn wir sie z.B. über 3,75 V Laden..... nämlich die 18650er Stufe, die hält sogar 4,2 V aus....

Also laden wir diese einzelne Li-Ion Zelle mit einem Einzelzellenlader, schön gemütlich, und schauen was das BMS macht. Es wird brav die Spannung anzeigen, und bei OVP hoffentlich die Notbremse ziehen. Das messen wir am Ausgang einfach mit dem normale Multimeter. Wahrscheinlich schreit das BMS in der Anzeige eh um Hilfe.

So kann man jetzt in einer Stufe, oder mit viel Arbeit nacheinander in JEDER Stufe testen, ob ein BMS bezüglich OVP richtig funktioniert. Und UVP kleiner als 2,5V genauso.

Für sehr tiefes UVP nimmt man statt der 18650er Li-Ion zwei in Reihe geschaltete NiMH Zellen, die kleinen AA Zellen ausm Aldi reichen aus. Die kann man pro Zelle von 1 bis 1,5 V, also in Reihe von 2 bis 3 V betreiben.

Update: mir ist eine viel einfachere Methode eingefallen, um BMS zu testen.

Ist mittlerweile halbfertig hier beschrieben:

https://www.akkudoktor.net/forum/anleitungen-tutorials/bms-risikolos-und-ohne-akku-testen/#post-121094

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Weitere Akkutests mit höherer Leistung

Nun können Tests mit höherer Leistung beginnen. Am einfachsten mit einem Inselwechselrichter, dem man passende, langsam steigende Lasten verpasst.

Nein, man schließt nicht gleich die Nespresso an. Wenn man einen Ferrari zusammen gebaut hat, fährt man auch nicht beim ersten Test 300 km/h auf der Bahn.

Also langsam anfangen, mit 10 % Nennstrom, dabei die Werte im BMS ansehen, brechen die Spannungen der Zellen gleich ein, Prüfdauer max 5 min, auf Erwärmung prüfen.
Langsam Steigern, 50 % Max, 75 % max, zum Schluss 100 %, immer Prüfen wie zu beginn, immer etwa 5 min. Zum Abschluss die max Dauerlast ansehen, wieder etwa für 10 Min.

Wenn man einen Strom von z.B. 20 A hat, oder mehr, kann man auch mit dem Multimeter alle Verschraubungen auf Innenwiderstand prüfen.

Hier
https://forum.drbacke.de/viewtopic.php?p=26879#p26879
Habe ich beschrieben, wie man das macht

Einfach den Spannungsabfall messen, Bereich 200 mV. Mit dem Strom zusammen kann man dann den Widerstand bestimmen.
Dabei kann man Verschraubungen Prüfen, oder auch Verbinder, Kabel, und sogar den Spannungsabfall an den MOSFETs.
Bei mir hatte sich ein Alukabel dazwischen gemogelt. Ist bei dieser Widerstandsprüfung sofort aufgefallen, noch bevor ich übermäßige Erwärmung festgestellt habe.

Die weitere Vorgehensweise: Benutzen.
Nach etwa 3 bis 5 Zyklen nochmal alle Übergangswiderstände überprüfen.

Weitere Tests 

Kapazitätstest
Ich habe das Thema Kapazitätstest bisher komplett ausgenommen. Alle machen das mit speziellen Einzelzellen Testern, und alle jammern über die Ergebnisse, die sie berechtigterweise als Hinweis auf den Verschleiß- bzw. Gebrauchszustand des Akkus interpretieren.

Der Grund ist, dass das zwar spannend ist, aber eigentlich nicht viel nützt. Es dauert, bei Einzelzellenmessung, ewig. Und damit kommt man dann leicht zu spät, um mit den Ergebnissen beim Lieferanten noch was anzufangen.

Viel einfacher ist es aber, den gerade prima top balancierten Akku zu nehmen, und mithilfe eines Wandlers und einer Last zu entladen. Die schlechteste Zelle ist zuerst leer, dann kann man in Gottes Namen die andern mit einem Kapazitätstester auf gleichen Level entladen, schon kennt man die Differenzen.
Den gemeinsamen Teil der Kapazität schätzt man über die gemeinsame Entladung, oder man lädt und entlädt die beste Zelle noch einmal mit dem Kapazitätstester. So kann man das in 3 oder 4 Tagen komplett über die Bühne bringen, und hat aussagekräftige Zahlen.

Selbstentladung
Ein auf diesem Board vollkommen unterschätztes Problem. Es dürfte die wahre Ursache sein für Akkus, die man nur schwer im balancierten Zustand halten kann, besonders wenn es viel Zyklen ohne Vollladung (zum balancieren) gibt.

Die bekannten Probleme "wegrennende Zellen" beim ersten Vollladen im Frühjahr gehören dazu.
Und mit noch so starken, richtig oder falsch eingesetzten Balancern kann man dem nicht beikommen.

Es gibt auch dazu Lösungen, solche Akkus zum mitspielen zu bringen (man muss sie nicht unbedingt wegwerfen), allerdings muss dazu der Hintergrund erst komplett verstanden werden.

Einstellung von Balancerstartspannung , Spannungsdifferenz und Ladespannung

Hier schonml eine Übersicht.

https://www.akkudoktor.net/forum/postid/229789/

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Update Mar23

Es gibt eine etwas langatmige, aber schlussendlich sehr detaillierte Diskussion über die Balancer-Funktionsweisen im Thread

https://www.akkudoktor.net/forum/stell-dein-batterie-powerwall-projekt-vor/beim-laden-ploetzlich-zelldrift-warum/

speziell ab

https://www.akkudoktor.net/forum/stell-dein-batterie-powerwall-projekt-vor/beim-laden-ploetzlich-zelldrift-warum/paged/2/

Dazu übernehme ich die von Solarheini geposteten Dokumente aus der Post

https://www.akkudoktor.net/forum/stell-dein-batterie-powerwall-projekt-vor/beim-laden-ploetzlich-zelldrift-warum/paged/2/#post-109504

hier auf. Sehr gute Information, zwar über LI-Ion, nicht LiFePO4, aber im Grundprinzip sehr gut und detailliert dargestellt.

Des weiteren ist hier

https://www.akkudoktor.net/forum/stell-dein-batterie-powerwall-projekt-vor/beim-laden-ploetzlich-zelldrift-warum/paged/3/#post-109825

die Bestätigung eines Users, das ein Balancereinsatz unterhalb von 3,4V/Zelle kein Balancieren, sondern ein Zerstören der Balancierung ist.

Zur Kenntnis empfohlen !

Updates folgen !

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Ich denke, dass diese Beschreibung des top Initialisieren Balancieren damit momentan erstmal abgeschlossen ist.

Ich weise abschließend noch daraufhin, dass es noch schnellere Methoden gibt, einen Akku zum ersten mal zu laden und gleichzeitig dabei zu Balancieren, also Top Balancing zumachen. Ich nenne sie die Hayabusa und besonders die Kamikaze Methode. Besonders letztere wird aber wüste Aufschreie der "Fachleute" hervorrufen, deswegen würde ich sie auch nur erfahreneren Fachleuten empfehlen, die schon einen Akku gemacht haben.

Das habe ich mittlerweise in einem extra Thread theamtisiert:

https://www.akkudoktor.net/forum/anleitungen-tutorials/seriell-initialisieren-von-lifepo-akkus-fuer-erfahrene-hayanusa-und-kamikaze-methode/#post-121044

Von Regulus:

https://www.akkudoktor.net/forum/postid/150657/

Noch ein weiteres Thema ist mir wichtig.

 Ich möchten einer Reihe von größtmöglichem Unsinn entgegen treten. Es gibt hier nur die Statements, Diskussion bitte in extra Thread.

- die Länge der Balancerleitungen ist vollkommen Wurst. Die dürfen also auch verschieden lang sein. Auch dann, wenn es ein Balancer mit hohem Strom ist.

- Das man für Balancer mit hohem Strom vernünftig ( vernünftig - nicht maßlos überdimensioniert ) passenden Querschnitt nimmt, ist obligatorisch.

 - Richtige Balancereinstellung: start nicht unter 3,42 V oder nicht bei noch hohem Strom, Differenz muss GROSS sein, damit der Balancer nicht auf Spannungesdifferenz durch Strom hereinfällt.

- Drift unter 3,4 V bedeutet GARNICHTS.

Also geht eine vorhanden Drift (  gleich schlechte Balancierung ) durch kurzes entladen nicht weg, sondern man sieht sie dann nicht mehr.

- Aktive Balancer:

https://www.akkudoktor.net/forum/postid/154008/

Nachtrag:

Dieses Howto wurde von mir im Mai 2022 begonnen, und Stück für Stück zusammengetragen.

Im April 23 hat sich ToBedefined bei mir gemeldet, und hat eine Menge Fehlerkorrekturen, Verbesserungen und Ergänzungen vorgeschlagen, die ich grösstenteils übernommen habe.

Danke an @Tobedefied  !