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Hi,
zu Beginn der Corona-Krise habe ich mich noch schnell mit 240 Yinlong Lithiumtitanat-Zellen LTO66160H mit je 40 AH und 2,3V Nennspannung eingedeckt.
Diese haben Vorteile gegenüber allen anderen Akku-Zellen:
-Lebensdauer 25.000-30.000 Zyklen bei 80% Entladung
-Innenwiderstand ≤1mΩ
-Standard Lade- und Entladestrom (1C) 40A
-Maximaler Entladestrom 400A (10C)
-Betriebstemperatur -30°C bis + 55°C
-Können nicht brennen oder gar explodieren
Sie haben aber auch Nachteile:
-Masse: 1,25 kg
-Größe: 16cm mal 6,6cm (Zylindrisch)
-Preis: Innerhalb der EU um die 80€ je Stück
-Wenig bis keine geeigneten BMS/Balancer verfügbar, da Betriebsspannung nur 1,5-2,7V
Da die Masse beim stationären Betrieb keine Rolle spielt und die Abmessungen auch nicht wirklich wichtig sind, die Zyklenzahl aber darauf hindeutet dass ich sie noch an meine Kinder vererben kann und man mit dem Hersteller über den Preis verhandeln konnte (ca. 30€/Stck.), habe ich mich für diese Zellen entschieden.
Nachdem ich ca. 6 Wochen gebangt habe dass das nach China überwiesene Geld (ca. $9.000) nicht an Betrüger ging, kam nach 32 Tagen eine Palette "Eierschachteln, in denen sich die Zellen befanden.
Aus Multiplexplatten bastelte ich vier Kisten, jede für 60 Zellen (6s10p). Jede Zelle hat ihre eigenen Balancer und eine Nennspannung von ca. 12V. Die Balancer sind selbstgebaut, da es für diese Spannungen (1,5-2,7V) und diese Kapazitäten (400AH) nichts geeignetes zu kaufen gab. Alle Balancer waren mit maximal 3A Balancierstrom zu schwach, denn die Zellen müssen ja jeden Tag erneut ausbalanciert werden und wenn man das nicht schafft, addieren sich die Abweichungen und die Zellen gehen kaputt. Die selbstgebauten Balancer, einer pro Kiste, bestehen aus einem Arduino zur Steuerung, sechs Power-MOSFETS und Hochlastwiderständen, ein bisschen Kleinkram und einem Step-Up-Spannungswandler von 1,2V auf 12 V für die MOSFET-Steuerspannung des spannungsmäßig am höchsten gelegenen Zellenblocks.
Von jedem Zellenblock gehen dünne Meßkabel an einen Spannungsteiler und von da aus an den Arduino, der dann die heruntergeteilten Spannungen für alle sechs Zellen misst. Wenn eine der Spannungen über dem von mir festgelegten Wert von 2,48 Volt ist, steuert der Arduino den entsprechenden Ausgang an und triggert dadurch den zugehörigen MOSFET, welcher dann über einen 0,4 Ohm Widerstand die Zelle kurzschliesst, die eine zu hohe Spannug hat. Dadurch wird die Spannung allmählich verringert, bis auf 2,48 Volt. Zur Ansteuerung der MOSFETS wird eine Spannung in der Größenordnung von 6-20 Volt über dem Minuspotenzial des jeweiligen Zellenblocks benötigt. leider haben die Zellen aber nur 1,5-2,7 Volt. Also wird diese Steuerspannung vom Pluspol der übernächsten Zelle genommen. Zur galvanischen Trennung werden Optokoppler verwendet. Diese Steuerspannung steht so aber Potenzialmäßig nur für die unteren Zellenblöcke zur Verfügung. Für die beiden oberen Zellenblöcke gibt es ja keine darüberliegenden Zellen mehr. Deswegen wurde für die beiden obersten Zellenblöcke ein Step-Up-Wandler eingebaut, der aus der Zellenspannung +12V erzeugt. Mit dieser Spannung werden die MOSFETS der oberen beiden Zellenblöcke angesteuert.
Die Balancer arbeiten mit 6A. Jeder der sechs Balancer produziert also maximal 20 Watt Abwärme während des Balancierens. Da auch die Wechselrichter Abwärme produzieren, ist es in unserer Vorratskammer nun immer mollig warm und die eingelagerten Zwiebeln und Kartoffeln keimen in Rekordgeschwindigkeit. Dafür muss ich noch eine Lösung finden...
Die vier 12V-Blocks sind in Serie geschaltet, so dass 48V Nennspannung bei 400AH entstehen und mit einer 400A-Sicherung abgesichert. Ich betreibe die Akkus sehr schonend, im Bereich von 2,00V-2,48V. Dadurch halten sie noch länger.
Die Verbindungskabel habe ich als 50 Quadratmillimeter-Kabel ausgeführt, die auch schonmal leicht warm werden können, aber es ist alles im grünen Bereich.
Bisher funktioniert das System einwandfrei, seit der Inbetriebnahme vor ca. einen Monat erzeugt es den gesamten von uns benötigten Strom zuverlässig und die Zellenspannung ist kurz nach Sonnenuntergang immer bei 2,48 Volt.
...Klaus
Hallo Klaus,
tolle Anlage, tolle Arbeit die du dir da gemacht hast. Es wäre zu wünschen, dass mehr Menschen ihre Prioritäten in diese Richtung ausrichten.
Und doch ein paar Anmerkungen.
Ich würde mehr rote "Blockverbinder" anbringen damit die äußeren Stränge gleichmäßiger belastet werden.
Ich bin jetzt etwas unsicher, weil ich nicht genau weiß wie du die MosFet geschaltet hast.
Der N-Ch IRLB3036PBF schaltet bereits ab 2,7V 1A bei 3V sind es 10A (Bild im Anhang.)
Was mich aber etwas irritiert ist deine Angabe, dass täglich balanciert wird.
Ich setze LiFePo4 Zellen ein und ich balanciere, wenn es hoch kommt, 1mal im Monat.
Das soll jetzt aber nicht deine Leistung schmälern ... ich bin begeistert!!!
Gruß Manfred
1 kWp Ost / 3,7 kWp West / 34 kWh LiFePO4 Inselanlage
Hi,
danke für das Kompliment.
Leider ist das mit den MOSFETs so eine Sache, die angegebene Spannung ab der sie schalten ist zwar niedrig, aber den niedrigen angegebenen Innenwiderstand (z.B. 8 Milliohm) erreichen sie erst, wenn die Steuerspannung höher ist. Und weil ich mir die Kühlkörper am MOSFET sparen wollte und trotzdem nach oben noch Luft haben wollte (98A bei 126 Grad Celsius) habe ich in Kauf genommen eine höhere Steuerspannung anlegen zu müssen. Der Spannungswandler aus China kostete 1,39 Euro, und ich brauche ja nur 4 Stück für 24s in vier Paketen. Wenn ich nochmal einen balancer konstruiere, dann ist der über Funk gesteuert und an jeder Zelle sind nur zwei Drähte für den Balancer und die Spannungsmessung. Aber ich brauchte halt einen Balancer und ich hatte keine Erfahrung mit dem Selbstbau, also habe ich halt irgendwas schnell zusammengezimmert.
Dass ich die Balancer so eingestellt habe dass sie jeden Tag balancieren liegt daran dass die Ladespannung etwas höher ist als die Summe der Balancerspannungen. Somit verbraten immer abends ein paar Widerstände (unnötig?) Strom, dafür ist aber die Abweichung vom Sollwert ziemlich gering. Nachdem ich ja eh nichts einspeise, ist es egal, wenn ich den Überschussstrom in Wärme verwandle zugunsten einer genaueren Zellenspannung.
...Klaus
Habe mir den IRLB3036PBF mal genauer angesehen, der ist ja echt toll. Da werde ich mir mal ein paar Stück zum Spielen bestellen!
Danke für den Tipp, Manfred!
Wirklich beeindruckende Batterie und offensichtlich sehr professionell umgesetzt - Gratulation.
Da ich selbst auch ueber die Yinlong Zellen nachgedacht habe (allerdings in deutlich kleinerem Umfang), wuerde ich mich ueber weitere Erfahrungsberichte mit den Zellen freuen.
Hallo Klaus,
ich habe anfänglich auch so balanciert ... nur eben nicht täglich ... erst wenn ein merklicher Spannungsunterschied vorhanden war.
Da ich aber in der überwiegenden Zeit nicht die ganze Speicherkapazität benötige habe ich die Ladeschlußspannung gesenkt.
Das hatte den Nachteil, dass sich über Wochen ein größerer Ladungsunterschied einstellte weil die Balancerspannung nicht erreicht wurde.
Habe dann das Balancieren umprogrammiert. Ich ermittle permanent den höchsten Spannungswert und den geringsten Spannungswert der Module.
Wird ein gewisse Differenz überschritten setzt das balancieren ein.
Diese Methode macht mich unabhängig vor meiner Ladeschlußspannung. Es wird auch keine "unnötige" Energie verbraten (der Winter kommt 😉 )
Im Winter wirst du vermutlich den Akku über Tage/Wochen nicht mehr voll bekommen und deine Methode greift dann nicht mehr und es wird möglicherweise sich
ein größerer Spannungsunterschied einstellen.
Mein "Objekt" werde ich so auslegen, dass eine Grundversorgung über einen WR (1600W / 9W Leerlauf 24/7 ) statt findet.
Die großen Verbraucher wie Waschmaschine Kochplatten usw. laufen über 2 weitere WR diese werden aber NUR !! eingeschaltet wenn auch der Bedarf vorhanden ist.
Ach ja,
bei deinem Drehstrombedarf hast du auch eine Umwälzpumpe erwähnt.
Es gibt im technischen Bereich Fu's Frequenzumrichter für Motore die aus "einfachem" 230V ein Drehfeld erzeugen. Diese sind recht günstig und auch gebraucht
einfach zu bekommen. Bis 1,5 kW ist kein Problem die Kosten liegen bei ca. 150 - 350€ Hitachi/Omron/Siemens sind nur einige Firmen.
Vielleicht hilft das bei deiner Überlegung.
Gruß Manfred
1 kWp Ost / 3,7 kWp West / 34 kWh LiFePO4 Inselanlage
Danke Manfred, für Deine Tipps!
Momentan ist mein Akku immer schon vormittags voll, wenn nicht sogar schon morgens, wenn ich aufstehe.
Ich denke auch, dass ich erst noch Erfahrungen im Tal der Tränen sammeln muss...
Vielleicht balanciere ich ja auch mal aktiv, das wäre eh besser, wenn da nicht das Pfeiffen und Surren wäre.
Hast Du mal einen Schaltplan eines aktiven Balancers gesehen bzw. griffbereit? Würde mich interessieren, wie genau das professionelle Geräte machen.
...Klaus
Hallo Manfred,
da Du ja schon länger dieses "Hobby" zu haben scheinst, kannst Du mir als Neuling ein paar Tipps geben, wo ich:
-Eine Monitoring-Software herbekomme, möglichst kostenlos
-Eine Software, die mir die aktuellen Werte (Lastdaten, Batteriedaten, Solareingangsdaten etc.) anzeigt
-Eine Software, mit der ich die Inverter konfigurieren kann ohne das LCD-Display und die vier Taster zu benutzen
-Sonstige nützliche Tools
und vielleicht weisst Du ja auch, wo an meinen Wechselrichter ich einen Computer anschließen kann, damit der diese Daten auch bekommt?
Das wäre sehr nett!
...Klaus
Hallo Klaus,
da muß ich dich jetzt auf ganzer Linie enttäuschen. Ich habe keine Ahnung davon.
Es gibt hier aber viele Andere die viel davon kennen und dir sicher zur Seite stehen.
Manfred
1 kWp Ost / 3,7 kWp West / 34 kWh LiFePO4 Inselanlage
Hallo Klaus,
diene Anlage gefällt mir sehr gut und würde gerne in deine großen Fußstapfen mit einen kleinen Fuß eine ähnliche Anlage aufbauen wollen.
Ich muss aber sagen, dass ich von Hause aus kein Elektroniker bin.
Ich erhoffe mir hier den einen oder anderen Tipp zum selbstbau bekommen.
Planung meines LTO Speicher mit PV.
Die Anlage will ich neu erreichten!
Es besteht für mich nicht nur die Anforderung eine PV Anlage aufzusetzen sondern auch den Speicher ggf. durch die NRW Speicherförderung teilweise zu finanzieren.
D.h. ich muss die Bedienungen/ notwendigen Abnahmen durchlaufen...bin gespannt ob das glückt!
(200Euro pro KWh mit max. 10kwh= 2000 Euro
zum Speicher
-->der Speicher soll ca. 10kwh haben
-->die Nennleistung ca. "14kwh" beträgt ca. 10-12kwh
-->LTO Zellen 2,4V 40ah (Rundzelle)
-->6p 24s (24 Seriell)
-->Es soll keine Inselanlage sein.....muss hier noch die Förderbedingungen studieren!
-->Der Speicher soll an die Schnittstelle R485 (Can-bus) angebunden werden.
Meine erste Frage an Dich Klaus:
Betrachten man für sich jeden Stang (6x vorhanden) wäre es von Vorteil ein passives BMS einzusetzen (24s).
Das heiß jede Zelle bekommt einen BMS Anschluss (+ und -)
Damit ist jeder Strang in sich "ausgleichen!
Nun setze ich ein weiteres BMS mit CAN-Schnittstelle von Strang zu Stang "oben" drüber.
Damit habe ich Letzt endlich 7 BMS einzusetzen 6x passiv und 1 aktives smartes BMS.
Macht das Sinn? 
LG
Nachtsonne
Hi,
ich bin zwar nicht Klaus aber versuche trotzdem mal, auf das Nicht-LTO-typische zu antworten
-->6p 24s (24 Seriell)
Sicher dass Du 6parallel und 24seriell meinst? Das wären dann 57,6V
Nur zum Verständnis, weil Klaus ein 6s10p System gebaut hat bzw, mit mehreren 6s10p die wiederum in Serie geschaltet sind
Betrachten man für sich jeden Stang (6x vorhanden) wäre es von Vorteil ein passives BMS einzusetzen (24s).
Das heiß jede Zelle bekommt einen BMS Anschluss (+ und -)
Damit ist jeder Strang in sich "ausgleichen!
ungeachtet dessen, dass Du hier vermutlich BMS und Balancer durcheinander wirfst (dazu weiter unten mehr) brauchst Du parallel geschaltete Zellen innerhalb eines Blocks nicht zu balancen. Durch das Parallelschalten haben die automatisch immer dieselbe Spannung.
Klaus benutzt je einen Balancer pro 6s10p System
Nun setze ich ein weiteres BMS mit CAN-Schnittstelle von Strang zu Stang "oben" drüber.
Damit habe ich Letzt endlich 7 BMS einzusetzen 6x passiv und 1 aktives smartes BMS.
es gibt passive Balancer = mit Widerständen wird die zu hohe Spannung einzelner Zellen "verbraten"
aktive Balancer = mittels Elkos wird Strom von den Zellen mit hoher SPannung zu denen mit niedriger transferiert, es wird also nichts verbraten
Ein BMS ist eine Schutzschaltung
das ist ein typischer aktiver Balancer
Vielleicht schaust Du mal in diesen Thread hier rein: China 14S - 24S BMS active Balancer
Das ist ein Kombigerät mit smartem BMS und aktivem Balancer in einem, das kann auch LTOs und man kann so ziemlich alle Spannungswerte nochmal manuell feintunen.
Bei den aktuellen Kombimodellen ist allerdings bei 2A Balancingstrom Schluss.
Den Balancingteil gibt es allerdings auch als separates Gerät und mit 5A sowie 10A Balancingstrom wobei das preislich dann schon ganz schön reinhaut -> 1A 2A 5A 10A Balance Lithium-Batterie Aktive Equalizer Bluetooth 2S ~ 24S BMS Li-Ion Lifepo4 LTO
nur erstmal soviel:
" Das passive BMS ist so etwas wie: "
" https://de.aliexpress.com/item/40002418 ... 16062%2353 "
Das ist ein aktiver Balancer !!! 😉
Hallo Stefan, da warst du wohl schneller 😉
1 kWp Ost / 3,7 kWp West / 34 kWh LiFePO4 Inselanlage
....Sicher dass Du 6parallel und 24seriell meinst? ---> Ja
zunächst ist das der "Plan des Akkus"
mindesten 10kwh soll es sein
Anzahl: 144 n
Schaltung: 24s seriell 6p paraell
Gesamtkapazietät: 13,25 kwh (11,98kwh-14,11kwh)
Spannung: 55,2 Volt (49,92V-58,8V)
Stromstärke: 240 A
Gibt es ggf. eine bessere Zusammenstelleung für ein 48V System?
Das heist auch, wenn ich Dich richtig verstanden habe, benötige ich "nur" 6 smarte BMS's
....Bei den aktuellen Kombimodellen ist allerdings bei 2A Balancingstrom Schluss.
Wie ist diene Einschtätzung 2A reicht das ?
wenn Du Deinen Akku als 24s6p aufbaust dann brauchst Du ein 24s BMS, einen 24s Balancer oder eben ein Kombigerät was beides kann.
Ob da 2A reichen kann ich nicht sagen, ich hab mit LTO keine Erfahrung, aber bei 6 Zellen parallel sollte das eigentlich ausreichend sein, Klaus hat mit 10 Zellen parallel ja fast die doppelte Kapazität zu balancen.
Wenn Du keine Lust auf basteln hast so wie Klaus das gemacht hat dann würde ich
1.) mal einen 2A BMS-Balancer ausprobieren und erst wenn die 2A nicht ausreichend sind
2.) später einen reinen Balancer wie im letzten Link nachrüsten. Theoretisch sollten sich mehrere Geräte nicht gegenseitig im Weg stehen sondern gegenseitig ergänzen
3.) alternativ: anstatt 1 System mit 24s6p baust Du zwei Systeme mit 24s3p und je einem BMS-Balancer, dann hast Du 2A Balancingstrom für 3 LTO Zellen