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LIFEPO4 Akkus - Technische Grenzen (Anordnung, Anzahl)

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(@wem36355)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 3 Monaten
Beiträge: 37
Themenstarter  

Guten Tag, 

Ich wollte hiermit einmal anfragen, ob jemand schonmal einen "länglichen" Akku gebaut hat. Also die Zellen an der kurzen Seite aneinander Reihen. Würde dann (in der Theorie) den Akku mit z.b zwei Holzbrettern an den langen Seiten des Akkus verpressen. Spricht hierbei etwas dagegen ? Vorteil wäre bei mir die bessere Unterbringung am Zielort und, dass Batterie-Pole mit unterschiedlichen Potenzialen weiter auseinander liegen. Also (+ - - + + - - +).

Des Weiteren würde ich gerne Wissen, wo die Grenzen bei einem 12V 4S 200A BMS liegen. 

Kann ich hier bei den vier Blöcken (4S) beliebig viele Zellen parallel schalten ? Begrenzung sehe ich hier nicht beim BMS sondern Balancer, der sollte höhere ausgleichsströme Zulassen. Speziell geht es darum: Kann ich z.b einfach 16 Zellen nehmen und in 4x 4 Blöcke schalten ? BMS überwacht dann "eine" Zellspannung pro Block, dabei ist es doch eigentlich egal, ob da 4 Zellen parallel hängen oder nur eine ? 

Als Voraussetzung sehe ich natürlich identische Zellen. 

Danke für eure Hilfe ! 


   
Zitat
(@nimbus4)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 294
 

Beim Parallelschalten von großen Zellen sollte man folgendes beachten:
Wenn bei vier parallelen 300 Ah Zellen eine ( z.B. durch Dendriten ) einen internen Kurzschluss entwickelt stehen im Worst-case 4 kWh als Aktivierungsenergie für einen Thermal Runaway zur Verfügung.
Ohne Not würde ich große Zellen und Packs nicht ungeschützt ( ohne eigenes BMS ) parallel schalten.


   
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(@wem36355)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 3 Monaten
Beiträge: 37
Themenstarter  

Okay, du meinst, weil man durch das parallel schalten nicht die Impedanz überwachen kann und das BMS nicht/eher schwer die Coulombischen Effizienz überwachen kann ? 

Baut ihr dann eure großen Akkus einfach als 16s mit 16Zellen ? Hätte halt gerne mehr Kapazität bei gleicher Spannung. Macht es da Sinn einfach die zwei Blöcke (16s und 16s) in Reihe zu schalten oder habe ich dann wieder das Problem, dass z.b der erste 48V Block mehr geladen wird als der zweite 48V Block (Also Balancier-Problem) 

 


   
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(@nimbus4)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 294
 

Veröffentlicht von: @wem36355

Okay, du meinst, weil man durch das parallel schalten nicht die Impedanz überwachen kann und das BMS nicht/eher schwer die Coulombischen Effizienz überwachen kann ? 

Ja. Insbesondere mit einem sehr starken Balancer wird man kaum merken, wenn eine Zelle mit erhöhter Selbstentladung anfängt, auffällig zu werden.

 

Ich betreibe/betreue drei Systeme mit jeweils 3 bzw. 2 parallelen 16s Packs ( ~ 15 kWh pro Pack ) . Die Parallelschaltung erfolgt dabei jeweils "hinter" dem BMS.

Die Stromlimits der BMS sind jeweils so eingestellt, dass sie nicht deutlich mehr erlauben, als in Normalbetrieb benötigt wird, damit bei der geringsten "Abnormalität" abgeschaltet wird.

 

Zweimal 16s in Serie, wäre dann 32s. Das ist ziemlich unüblich. Warum sollte man das machen?

 


   
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 Arc
(@arc)
Mitglied Moderator
Beigetreten: Vor 3 Jahren
Beiträge: 1825
 

@nimbus4 32s macht man wenn man 110V DC haben will.

Bei LiFePo Zellen gibt es übrigens das Problem des thermal runaway nicht. Kein freies Lithium und kein freier Sauerstoff.

Details verrät die Suchmaschine hier im Forum

PotzBlitz - Großmeister der elektrischen Dunkelheit
Meine Rechtschreibung wird durch Apple verantwortet

How to - Akku China Shopping
Wissen ist Macht - Battery University
Battery Know how vom Ex-Tesla Developer - Makermax


   
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(@nimbus4)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 294
 

Veröffentlicht von: @arc

Bei LiFePo Zellen gibt es übrigens das Problem des thermal runaway nicht. Kein freies Lithium und kein freier Sauerstoff.

Thermal Runaway != "explosionsartiges Abbrennen"

Für "explosionsartiges Abbrennen"  ist eine interne Sauerstoffquelle  hilfreich/notwendig , für Thermal runaway nicht.

 

Da muss man garnicht "weit" suchen:

https://www.akkudoktor.net/wp-content/uploads/wpforo/attachments/1434/15467-Comparative-investigation-of-the-thermal-runaway-and-gas-venting-behaviors-of-large-format-LiFePO4-batteries-caused-by-overcharging-and-overheating.pdf

 

Thermal Runaway Characteristics and Modeling of ­LiFePO 4 Power Battery for Electric Vehicles:

https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s42154-023-00226-3.pdf

 


   
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(@wem36355)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 3 Monaten
Beiträge: 37
Themenstarter  

Ich hab mich undeutlich ausgedrückt und mit unterschiedlichen fiktiven Szenarios etwas Verwirrung gestiftet  

Die Idee war: 

Ich bau z.b 4x ein 12v System, wovon ich z.b 2 Systeme (parallel) für den Urlaub im Fahrzeugaufbau verbaue und wenn ich wieder da bin, dann pack ich wieder 4 Stück in Reihe. Jetzt lassen wir kurz das vorherige Ausgleichen aus dem Spiel. Die Frage die sich mir jetzt stellt ist das Balancieren. Wie bekomm ich das bei vier Akkus hin ? Da ist ja der Akku-Typ eigentlich egal, das hätte man ja auch mit z.b 4x AGM. Benutzt man hierfür auch ein BMS und wenn ja, welches ? 

Dann noch eine Frage zu dem hier:

Veröffentlicht von: @nimbus4

Die Parallelschaltung erfolgt dabei jeweils "hinter" dem BMS.

Für das 12V System im Fahrzeug: 

Du hast sicherlich ein BMS im Kopf. Da gibt es B- und P- Anschlüsse. Meinst du jetzt: Batterie 1 Pluspol zu Batterie 2 Pluspol und Batterie 1 B- zu Batterie 2 B- ? Das würde ich unter "hinter dem BMS" verstehen. Oder meinst du doch einfach ganz normal die P- Anschlüsse ? Frag mich halt, wie dann das BMS trennen kann, wenn man die Batterien beim B- parallel schaltet ? Ich hätte jetzt einfach im Kopf, dass ich zwei Sammelschienen nehme (Für Plus und Minus):

 Da pack ich jetzt 2x meinen 12V Akku ran mit den P- Anschlüssen und dann noch den eigentlichen Verbraucher/Ladegerät. (Die Thematik mit Lichtmaschine und und und, würde ich ebenfalls mal kurz unter den Tisch fallen lassen. 

Bei dem 48V System: 

Da hab ich eben die Frage, wie man diese vier in Reihe geschalteten Systeme balanciert.  

 

Danke für eure Hilfe !

 


   
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(@nimbus4)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 294
 

Veröffentlicht von: @wem36355

Ich bau z.b 4x ein 12v System, wovon ich z.b 2 Systeme (parallel) für den Urlaub im Fahrzeugaufbau verbaue und wenn ich wieder da bin, dann pack ich wieder 4 Stück in Reihe. Jetzt lassen wir kurz das vorherige Ausgleichen aus dem Spiel. Die Frage die sich mir jetzt stellt ist das Balancieren. Wie bekomm ich das bei vier Akkus hin ? Da ist ja der Akku-Typ eigentlich egal, das hätte man ja auch mit z.b 4x AGM. Benutzt man hierfür auch ein BMS und wenn ja, welches ?

Wenn man das mit Standard-Material umsetzen möchte, benötigt man 4 Stück 4s BMS, die Spannungen von 60 V sicher trennen können, also mit 100 V FETs und zusätzlich noch Pack-Balancer, um die 4 Packs in Serien-Schaltung auszugleichen.

Z.B. so etwas:

https://www.victronenergy.de/batteries/battery-balancer

 

Ich bin allerdings skeptisch, ob man dann nicht mit getrennten Packs eine bessere/ökonomischere Lösung erhält.

 

Diese r Beitrag wurde geändert Vor 3 Monaten von nimbus4

   
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(@nimbus4)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 294
 

Veröffentlicht von: @wem36355

Du hast sicherlich ein BMS im Kopf. Da gibt es B- und P- Anschlüsse. Meinst du jetzt: Batterie 1 Pluspol zu Batterie 2 Pluspol und Batterie 1 B- zu Batterie 2 B- ? Das würde ich unter "hinter dem BMS" verstehen. Oder meinst du doch einfach ganz normal die P- Anschlüsse ? Frag mich halt, wie dann das BMS trennen kann, wenn man die Batterien beim B- parallel schaltet ? Ich hätte jetzt einfach im Kopf, dass ich zwei Sammelschienen nehme (Für Plus und Minus):

"hinter dem BMS" war aus Sicht des Akkus gemeint.

Bei mir sind natürlich jeweils die P- und P+ Anschlüsse der Packs parallelgeschaltet .

Der Sinn ist schließlich, dass jedes BMS den eigenen Pack von den restlichen Packs trennen kann.

Für die Parallelschaltung kann man sicher solche Schienen verwenden.

Für bis zu 3 Packs parallel bietet es sich an 3fach NH-Trenner zu verwenden.

Dann hat jeder Pack seine eigene Sicherung ( im Minuspfad optional ein Trennmesser ) und ausgangsseitig schließt man die 3 Pfade im NH-Trenner parallel, indem man eine kleine Kupferplatte aufschraubt.

 

 

 


   
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(@andreash)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 3 Jahren
Beiträge: 251
 

Veröffentlicht von: @wem36355

Würde dann (in der Theorie) den Akku mit z.b zwei Holzbrettern an den langen Seiten des Akkus verpressen. Spricht hierbei etwas dagegen ?

Brauchst dann halt zwischen den Zellen auch jeweils Spannschrauben sonst wird das unmöglich gleichmäßig. Dadurch dann wieder größerer Abstand und längere Verbinder.

Veröffentlicht von: @nimbus4

Wenn bei vier parallelen 300 Ah Zellen eine ( z.B. durch Dendriten ) einen internen Kurzschluss entwickelt stehen im Worst-case 4 kWh als Aktivierungsenergie für einen Thermal Runaway zur Verfügung.

Das ist schon soweit richtig. Allerdings sind diese "Zellen" ja intern auch schon ein Stapel aus parallel geschalteten Pouch-Zellen...

Besser zwecks Überwachung und Sicherheit sind getrennte Module mit jeweils eigenem BMS auf jeden Fall.

 


   
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(@visnu777)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 43
 

Veröffentlicht von: @wem36355

Würde dann (in der Theorie) den Akku mit z.b zwei Holzbrettern an den langen Seiten des Akkus verpressen. Spricht hierbei etwas dagegen ?

Balancerkabel müssen je nach Batteriekonfiguration neu gemacht werden. Mein derart angeordneter 8S/24V Akku läuft mittlerweile über ein Jahr ohne Probleme, 19mm Siebdruck hinten und vorne, oben und unten in regelmäßigen Abständen mit dicken TPU Hülsen versehene M8 Gewindeschrauben. Der Akku betreibt mittlerweile die Solar-Ladestation meiner Eltern, ich habe auf 16S/48V geupgradet. Hier sinds drei Bretter, Reihenschaltung ist dann eine große Schleife. Dadurch die beiden Pole natürlich nah beieinander.

 


   
wem36355 reacted
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Carolus
(@carolus)
Famous Member Admin
Beigetreten: Vor 3 Jahren
Beiträge: 8242
 

Veröffentlicht von: @wem36355

Als Voraussetzung sehe ich natürlich identische Zellen. 

Warum? Du darfst auch nicht identische Zellen parallel schalten. Was soll denn passieren?

 

Ich bin kein Amateur, aber ich lerne trotzdem noch.
Bürokratie schafft man nicht durch neue Regeln oder Gesetze ab.


   
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Carolus
(@carolus)
Famous Member Admin
Beigetreten: Vor 3 Jahren
Beiträge: 8242
 

Veröffentlicht von: @wem36355
nicht/eher schwer die Coulombischen Effizienz überwachen kann ? 

Was  ist denn das das?

 

Ich bin kein Amateur, aber ich lerne trotzdem noch.
Bürokratie schafft man nicht durch neue Regeln oder Gesetze ab.


   
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Carolus
(@carolus)
Famous Member Admin
Beigetreten: Vor 3 Jahren
Beiträge: 8242
 

Veröffentlicht von: @wem36355

Macht es da Sinn einfach die zwei Blöcke (16s und 16s) in Reihe zu schalten oder habe ich dann wieder das Problem, dass z.b der erste 48V Block mehr geladen wird als der zweite 48V Block (Also Balancier-Problem) 

Kann es sein dass du parallel schalten meinst?

Die haben beim laden doch gleiche Spannung, was soll passieren?

 

Wenn es ein Problem wäre, dürftest du Einzelzellen auch nicht parallel schalten...

 

 

Ich bin kein Amateur, aber ich lerne trotzdem noch.
Bürokratie schafft man nicht durch neue Regeln oder Gesetze ab.


   
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stromsparer99
(@stromsparer99)
Heroischer Stromgenerator
Beigetreten: Vor 4 Jahren
Beiträge: 3946
 

Ich verstehe den ganzen Hype mit mehreren 16S Paralel auch nicht. Aus meiner Sicht spricht absolut nichts gegen ein 16S2P oder 16S4P.

Nur das Gewicht einen 16S4P ist eben nicht mehr transportabel, deshalb findet man bei Hausspeichern nur 16S und keine 16S4P

In der Industrie wird das ja auch so gemacht und da sind es oft viel mehr wie 4Zellen parallel, nur hier im Forum werden immer Extratouren gedreht. Beim verspannen das gleiche Thema, die Hersteller geben 300KGf vor mit skizze, und hier im Forum werden dann zusätzlich Federn eingebaut.

Dentriten ist nichts was schlagartig passiert, da gibt es lange Vorboten von Selbstentladung, das merkt jedes BMS auch bei einem 16S4P wenn man Zelldifferenz Voltage richtig einstellt.

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