allgemeine Fragen zum Laden einer LiFePO4 48V-Batterie

[nika]

Hallo alle!

Ich hab schon etwas gesucht, weiss aber nicht genau, nach welchen Kriterien ich suchen müsste, um vielleicht schon Informationen zu finden.
Und ich denke, meine Fragen sind auch eher individuell:

Ich habe aus China eine 100Ah 48V LiFePO4 Batterie mit BMS.
Das Ding funktioniert erst mal, ich kann laden, entladen, Daten auslesen usw, BMS sagt 104.4Ah total.
Aber, wenn ich mir die Kenndaten von LiFePO4-Zellen und Zellspannungen so ansehe, kommen Fragen auf.

Ich bin gerade dabei, das Laden des Akkus zu optimieren. Ich lade node-red-gesteuert mittels 48V Netzteil, dessen Ausgangsspannung ich mit externer Steuerspannung einstellen kann.
Das funktioniert soweit prima. Ich habe allerdings noch kaum Erfahrungen zu den Zellspannungen und zu Balancing-Funktionen eines BMS.
Was ich weiss: Ladeendspannung bei LiFePO4 ist 3.65-3.7V, ich las auch schon von Spannungen bis 3.9V, aber da komme ich gar nicht erst hin.
3.65V * 16 sind 58.4V

Ich lade also bis SoC 100% und ab da halte ich die Spannung konstant, sinkt der Ladestrom unter 2A erhöhe ich die Spannung bis 55V.
Mehr als 55V probiere ich inzwischen nicht mehr, denn ab da bekomme ich vom BMS overvoltage errors, da 2 Zellen bei über 3.65V sind, obwohl eigentlich nur 3.43V anliegen sollten (55 / 16).
Meine Frage: ist mit dem Akku alles in Ordnung, ist das alles richtig so, dass manche Zellen eine höhere Spannung haben, als andere?
Eigentlich soll das BMS doch die Zellen mit hohen Spannungen absenken und die mit niedrigeren Spannungen laden?

Ich habe eben eine Messreihe gemacht und dazu 7 Bilder, auf denen man die entsprechenden Daten sehen kann. Alles, nachdem SoC schon 100% meldet.

etwa 23 min nach Erreichen von 100%, Zellspannungen sind alle noch fast gleich, etwas Strom fließt noch in den Akku

nach etwa 34 min, kein Stromfluss mehr -> Erhöhung der Ladespannung

nach etwa 41 min -> Erhöhung der Ladespannung auf 55V

nach etwa 45 min

nach etwa 76 min

nach etwa 93 min, Zellen 15 und 16 steigen weiter an, die Zellen mit niedrigen Spannungen sind eher gesunken

mindestens 1h nach Abschalten der Ladespannung, Zellspannungen sind alle wieder gesunken, dennoch deutliche Unterschiede zwischen den Zellen

Beim Entladen, sowie beim Laden bis unter 100% sind alle Zellspannungen etwa gleich.

Sind die Zellen also eher schlechterer Qualität oder taugt das BMS nichts?


Danke für Aufklärung und schöne Grüße,
Nik

[helge]

Ich lade also bis SoC 100% und ab da halte ich die Spannung konstant, sinkt der Ladestrom unter 2A erhöhe ich die Spannung bis 55V.
Mehr als 55V probiere ich inzwischen nicht mehr, denn ab da bekomme ich vom BMS overvoltage errors, da 2 Zellen bei über 3.65V sind, obwohl eigentlich nur 3.43V anliegen sollten (55 / 16).

ich gehe davon aus, das dies die "Erstladung" des gesammten Blockes ist.

die Balancer (soweit vorhanden) sind nicht in der Lage dem Ladestrom zu folgen.

da du die Einzelspannung der Zellen sehen kannst, lade bis die erste Zelle auf 3.55V angestiegen ist und HALTE ab jetzt die Ladespannung (CV) der Strom wird auf fast Null fallen und die internen Balancer sollten der "HIGH"Zelle nun Ihre Energie berauben, alle anderen Zellen werden dann langsam nachgeführt, dieser Prozess nennt sich "TOP" balancing und sollte mindestens bei der Inbetriebnahme durchgeführt werden.

Die Dauer ist abhängig von der Leistung der Balancer

[carolus]

Zuerst Mal,

Sind die Zellen also eher schlechterer Qualität oder taugt das BMS nichts?

Beides falsch.

Der Akku ist einfach nicht ordentlich Topbalanciert.
Schau Mal in den Thread in meiner Signatur, du wirst das nicht so machen können oder wollen, aber inhaltlich ist das dein Thema, mit dem du dich beschäftigen musst.
Und suche dir aus dem Netz noch eine Spannungskurve eines LiFePo Akkus, als Referenz, damit du verstehst, warum Zellen in der Spannung plötzlich schneller ansteigen als andere: sie sind nämlich voll, die anderen nicht

Ach ja, und 3,65 V ist nicht Ladespannung, sondern Maximum Ratings, da solltest du schon etwas drunter bleiben.
Die etwas höheren erlaubten Spannungen gibt es bei Winston Zellen. Die hast du , wahrscheinlich, nicht.

[nika]

@Carolus: deswegen "Ladeendspannung"

Ok, also liegt es erst mal nicht an der Qualität der Zellen, sondern am noch-nicht-Ausbalanciertsein.

Ich bin dem link in Deiner Sig noch nicht gefolgt, mach ich gleich im Anschluss.
Ich hatte vorher schon Beiträge gelesen, wie man volle Zellen entladen kann (mittels passendem Widerstand über der Zelle), aber ich komme an keine Zelle dran, ohne den Akku komplett zu zerlegen, der ist intern verkleidet und mit Klebeband umwickelt.
Ich sehe lediglich die Leitungen zum BMS aus dem Gebilde kommen

@helge: das mache ich so ähnlich ja schon beim Laden, allerdings nur bis 55V, da sonst das BMS den OverVoltage error wirft und abriegelt. Das wäre bei meinen Bildern im Startposting "nach etwa 45min".
Ich versuche das morgen noch einmal. Allerdings ist bei der Messung im Startpost beim Halten der Ladespannung bis 90 min nichts passiert (ohne OV-Fehler). Außer dass die hohen Zellen immer voller wurden und die mit der niedrigsten Spannung gingen weiter runter.
edit: konnte es jetzt schon probieren: 54.52V Ladespannung und die vollsten Zellen sind bei 3.55V
ich mach mal 2 Screenshots von jetzt und nach x Minuten

Sollte ich den Akku denn mal komplett entladen? Bisher hatte ich den nur bis etwa 45%, mehr gab es über die Nacht nicht zu kompensieren.

[baxter]

Wann beginnt dein BMS zu balancen? Wie viel Balance Leistung hat es?

Hast du die Moeglichkeit einen Verlauf Ladespannung und Ladestrom zu zeichnen?

Generell, sobald die erste Zelle die gewünschte Ladespannung erreicht hat den Ladestrom senken (falls dein BMS das nicht automatisch macht). Im jetzigen Zustand eher mit weniger Strom laden um dem BMS eine Chance zu geben und damit die einzelnen Zellen auch nicht so hoch gehen.

[carolus]

Du musst nicht an die Zellen dran, die balancerdrähte reichen natürlich auch.
Habe ich gerade in einem anderen Thread erläutert.
Aber bitte wegen der dünnen Drähte mit ganz moderatem Strom, unter 100 mA, also mehr als 40 Ohm.
Und checken, ob die Spannungsmessung der Zellen nicht zu sehr verschoben wird, durch den Spannungsabfall an den Drähten.
Lies mein howto

[nika]

@Carolus, mach ich, ich lese nach!
Die Drähte sind am Stecker verklebt, ich muss also sehen, inwieweit ich da ran komme, ohne etwas zu beschädigen.

@Baxter: ich kann über das BMS leider nichts sagen, ich weiss nicht genau, was dort verbaut ist.
Es gibt eine Windows-Software, die über Webbrowser Zugriff auf das BMS hat, ich selbst habe die Request-Daten über RS485 abgefangen und zerlegt, sodass ich die entsprechenden Werte in node-red bekomme, um die Laderegelung zu realisieren.
Die Software zeigt DR-HUANY04 als BMS-Hardware an, dazu finde ich via google nichts.
Den Link zum AKku bei aliexpress kann ich gern posten, wenn gewünscht.

Verlauf Ladespannung/Strom kann ich aktuell nicht zeichnen, aber zumindest läuft es so ab:
ich lade mit 24A CC, dabei steigt die Spannung sehr langsam
ab 94% SoC lade ich mit 17A, ab 97% mit 10A (bzw sind alle Ladeströme kleinger, wenn nicht genug Überschuss vorhanden ist, mein ursprünglich angedachter Solarladeregler macht ja auch nur so viel, wie gerade aus den Solarzellen kommt)
ab 100% SoC verändere ich 45min lang die Ladespannung langsam, sodass der Strom 2A nicht überschreitet und aktuell wird die Spannung auch nur bis 55V erhöht, damit ich den OverVoltage error nicht auslöse.
Wenn es hilfreich ist, muss ich mal sehen, ob ich ein paar Werte aufzeichnen kann, am besten dann, wenn keine Wolken dazwischenfunken

Kurz noch die 2 Screenshots, dazwischen liegen 90 min mit konstanter Ladespannung:

[carolus]

Gaaaaanz vorsichtig mit ne spitzen Stecknadel in die Drähte reipiecksen, nicht durchstechen.
Hinterher wieder zusätzlich isolieren.

[nika]

also quasi Stromdieb-mäßig, versuch ich mal so.

Ich habe heute mal mit node-red ein paar diagramme gezeichnet, leider war wettertechnisch die Sonne nicht durchgängig da, aber ich denke, man kann was erkennen.
Spannung, Strom und die Spannungen der Zellen 3 und 16 (geringe Zellspannung, hohe Zellspannung)

Ladestart:

Ladeverlauf:

Verlauf danach:

Ab einem bestimmten Punkt (etwa 54.23V) überholt Zelle 16 die 3 und legt richtig zu, kurz darauf, bei 100% SoC (und konstant 54.67V), fällt Zelle 3 dann sogar ab, während die 16 weiter steigt.

Gegen 14:26 schaltet das Netzteil nach 45 min ab, da fallen dann die Zellspannungen wieder, bei Zelle 3 sieht man nichts.

@Carolus, in Deiner Sig finde ich keinen thread :>

[carolus]

Passte nicht mehr in die Signatur.
https://forum.drbacke.de/viewtopic.php?t=3471&hilit=Howto

[nika]

@Carolus: prima, das hab ich soweit gelesen und heute schon mal kurz angetestet (wird am ehesten Freitag/Samstag was mit genauren Versuchen)

was mir noch nicht ganz klar wird, daher als kurze Fragen hier im thread:

- in meinen Diagrammen sieht man, dass die Zellen, die am Ende plötzlich nach oben abhauen, anfangs weniger Spannung haben, als die am Ende niedrigsten. Macht das Sinn?

- Außerdem sieht man: bei Erreichen von 100% SoC fallen die niedrigsten Zellen ab, die höchsten steigen weiter. Das ist erst mal nicht verdächtig?

- Beim Belasten des Akkus mit einer Last sind die Zellspannungen alle ziemlich identisch. Genauso ein paar Stunden (nach dem Laden bis 55V und anschließendem Trennen der Ladespannung und) ohne Last. (aktuell weichen die Zellen vielleicht 3mV ab und sind bei 3.312V bzw 52.99V)
An der Stelle erkennt man also keine schlechte Balancierung, das macht sich erst wieder beim Vollladen bemerkbar?

- Woran erkenne ich denn, dass das BMS balanciert? ich sehe bei mir keinerlei wandernde Zellspannungen bei anliegender Ladespannung von 55.0V, außer das bisher bekannte Verhalten (niedrige Zellen fallen, die höchsten steigen)

Die Mess/Balancer-Leitungen sind ja mindestens .25 Quadrat oder .33, die vertragen da ja gut 5A.
Ich habe heute kurz mit 2x 2.2Ohm/5W in Serie probiert, das sind am Labornetzteil 0.7A
Ich werde das noch etwas steigern auf vielleicht das Doppelte, aber mindestens 1A, damit das Entladen nicht ewig dauert. Auch habe ich es gemacht, als ich den Stecker vom BMS angezogen hatte, ich konnte da gut/sicher mit den Leitungen der Widerstände in den Stecker
Zwischendurch dann mal unterbrechen und Zellspannung checken.

[carolus]

was mir noch nicht ganz klar wird, daher als kurze Fragen hier im thread:

- in meinen Diagrammen sieht man, dass die Zellen, die am Ende plötzlich nach oben abhauen, anfangs weniger Spannung haben, als die am Ende niedrigsten. Macht das Sinn?

Wenn der Unterschied relativ klein ist, völlig normal.

- Außerdem sieht man: bei Erreichen von 100% SoC fallen die niedrigsten Zellen ab, die höchsten steigen weiter. Das ist erst mal nicht verdächtig?

Ja.
Ich habe den Verdacht, dass das durch den fallenden Strom verursacht wurde.... :mrgreen:

- Beim Belasten des Akkus mit einer Last sind die Zellspannungen alle ziemlich identisch. Genauso ein paar Stunden (nach dem Laden bis 55V und anschließendem Trennen der Ladespannung und) ohne Last. (aktuell weichen die Zellen vielleicht 3mV ab und sind bei 3.312V bzw 52.99V)
An der Stelle erkennt man also keine schlechte Balancierung, das macht sich erst wieder beim Vollladen bemerkbar?

Vollkommen richtig!

Genau deswegen kann man nur oberhalb balancieren... :D

- Woran erkenne ich denn, dass das BMS balanciert? ich sehe bei mir keinerlei wandernde Zellspannungen bei anliegender Ladespannung von 55.0V, außer das bisher bekannte Verhalten (niedrige Zellen fallen, die höchsten steigen)

Dafür, dass du es an den Spannungen siehst, geht es zu langsam.

Lädst du mit einem Strom, der deutlich geringer als der Balancerstrom ist, dann sieht es anders aus. Da würde aber nur ein paar hundert mA sein.

Die Mess/Balancer-Leitungen sind ja mindestens .25 Quadrat oder .33, die vertragen da ja gut 5A.
Ich habe heute kurz mit 2x 2.2Ohm/5W in Serie probiert, das sind am Labornetzteil 0.7A
Ich werde das noch etwas steigern auf vielleicht das Doppelte, aber mindestens 1A, damit das Entladen nicht ewig dauert. Auch habe ich es gemacht, als ich den Stecker vom BMS angezogen hatte, ich konnte da gut/sicher mit den Leitungen der Widerstände in den Stecker :)
Zwischendurch dann mal unterbrechen und Zellspannung checken.

Nimm doch den Strom nicht zu hoch, mit 250 mA nimmst du über Nacht 2,5 Ah raus....das ist das doppelte vom Kapazitätsunterschied von 3,42 bis 3,65 V. Verstehst du die Idee?

[nika]

sooooo

über 3.56V kommt der OverVoltage Fehler, also stelle ich die maximale Ladespannung auf 56.9xV

[carolus]

Fein!
Machste dir aber hier keine Freunde mit... Manche mögen solches top balancing nicht ...
:mrgreen:

[nika]

jetzt bin ich leicht verwirrt, weswegen?

achja, die 104.42 Ah, die das BMS meldet, sind doch sicher vom Hersteller eingestellt, oder?

[carolus]

War ein Scherz. Hatte selbst mal jemandem der unter "Durcheinanderbalancing" litt, ein ähnliches Bild meines Akkus geschickt, als mein Balancer schon 6 Wochen abgeschaltet war....

Mir wurde gesagt, dass die Bilder meines Akkus niemanden interessieren....

Du siehst jedenfalls, wie gut man einen Akku hinkriegt, und hast gesehen wie man das macht, prima.
Jetzt kannst du dem Akku Aufgaben geben.
Nicht vergessen, unter höheren Strom nochmal die Widerstände der Pole prüfen.....

Zu der Kapazität, die dein BMS angibt, kann ich nix sagen. Das BMS ist diesbezüglich eine Glaskugel, und meine Glaskugel kann nicht durch eine zweite hindurchsehen ( rotfl ).
Hast du prima gemacht!

[leverkusen3]

Hallo Nika

Du solltest dir eine gewisses Basiswissen über LiFePo4 Batterien zulegen. Die meisten deiner Fragen erledigen sich dann von alleine.

Eine gute Grundlage findest du hier:

https://marinehowto.com/drop-in-lifepo4-be-an-educated-consumer/

Mit freundlichen Grüßen

Thomas

[nika]

Gut, ich dachte schon, irgendeine Spannung haut nicht hin ;D

Interessanterweise kann ich heute 58V draufgeben und es passiert nichts, es steigt nicht über ~3.51V und auch der OverVoltage Fehler kommt nicht vom BMS.
Ist erst mal egal, ich wollte ja ohnehin unter 57V bleiben.

Danke an alle

@Thomas, seh ich mir an!

[carolus]

Womit hast du die 58 gemessen ? Was zeigt das BMS als Summenspannung an?

[nika]

Die messe ich mit Multimeter am Netzteil bzw an den Klemmen des Akkus, also eigentlich nicht anders, als vor dem Top-Balancen.

An den Klemmen sind z.B. 57V, BMS sagt 55 und sinkt leicht.
Keine Fehlermeldung vom BMS.
Selbst 58V lösen nichts aus, auch keinen Stromfluss.
Außer dem Balancen habe ich an keiner Stelle etwas verändert.
Die Zellen haben alle etwa 3.43V, was 54.86V entspricht, die das BMS jetzt in diesem Moment anzeigt.

Da ich noch nicht so viel Erfahrung habe, denke ich bei sowas immer, irgendwas stimmt nicht