Kurzes Update zu meinem zweiten Test – heute hat die Sonne endlich mitgespielt. 
Nachdem ich gestern das Verhalten im unteren Knie getestet hatte, wollte ich anschließend noch den Ladeverlauf am oberen Ende genauer beobachten. Dafür hat die PV-Leistung gestern leider nicht mehr gereicht. Heute konnte ich den Test nun mit hoher Ladeleistung durchführen.
Zusätzlich habe ich heute einen meiner RW-F10.2 geöffnet und mir den internen Aufbau genauer angesehen.
Blick in den geöffneten RW-F10.2
Nach dem Öffnen ist die Nachrüstung eines aktiven Balancers für mich erst einmal in weite Ferne gerückt und inzwischen eher sehr unwahrscheinlich.
Die einzelnen Zellpole bzw. Verbinder sind zur Rückwand gekehrt und damit ohne weiteres Zerlegen des Speichers praktisch nicht zugänglich. Der komplette Zellblock ist massiv verspannt und die einzelnen Zellen bzw. Verbindungen sind verschweißt. Diesen Zellblock werde ich definitiv nicht zerlegen, zumal ich nicht weiß, wie der Aufbau auf der Rückseite genau aussieht.
Vom Zellblock führen zwar mehrere Flachbandleitungen zum BMS. Ich weiß aber weder, welche Adern welchen Zellpotentialen zugeordnet sind, noch welche davon eventuell andere Aufgaben übernehmen.
Damit bliebe für einen aktiven Balancer derzeit nur ein erheblicher Workaround. Das ist mir für den möglichen Nutzen momentan zu viel Eingriff in den originalen Aufbau.
Interessant am Rande: Im Speicher befindet sich außerdem ein eigenes automatisches Aerosol-Feuerlöschsystem.
Ladeversuch am oberen Ende
Ich habe die drei Packs heute zunächst mit bis zu ca. 140 A Gesamtstrom geladen, also zeitweise rund 45–50 A je Pack.
Bis weit nach oben blieb der Zellspread relativ klein:
Bei ca. 67 % System-SOC und rund 3,37 V/Zelle lagen die Deltas trotz ~45–48 A je Pack bei etwa 3–7 mV.
Auch bei 95 % System-SOC, ca. 3,40 V Maximalzellspannung und weiterhin 140 A Gesamtladestrom lagen die drei Packs noch bei lediglich etwa 5–7 mV Delta.
Ab dort wurde es interessant:
13:41 Uhr
Pack 3 überschreitet erstmals 10 mV:
Max-Zelle ca. 3,413 V, Delta 11 mV, weiterhin ca. 47 A Ladestrom.
13:45 Uhr
Pack 3 bereits bei ca. 20–21 mV.
13:47 Uhr
Pack 3 erreicht 32 mV bei ca. 3,453 V Max-Zellspannung.
→ Balancer schaltet ein.
Damit lagen zwischen dem erstmaligen Überschreiten von 10 mV und dem derzeit eingestellten Balancerstart bei 30 mV ungefähr 6 Minuten.
13:49 Uhr
Auch bei Pack 1 und 2 schalten die Balancer ein.
Danach setzte das bereits von mir beobachtete stufenweise Tapering ein. Das Charge Current Limit wurde zunächst auf ca. 54 A gesamt reduziert, der tatsächliche Ladestrom folgte entsprechend auf etwa 52–55 A.
Anschließend erfolgte die nächste Stufe auf 36 A Charge Current Limit, worauf der reale Systemladestrom ebenfalls auf ungefähr 35 A sank.
Trotz des inzwischen laufenden Balancings stiegen die Deltas zunächst weiter deutlich an.
Pack 3 erreichte dabei zeitweise etwa 150–160 mV Spread, die höchste Zelle stieg kurzzeitig bis ungefähr 3,644 V. Anschließend wurde die Ladeleistung nochmals deutlich reduziert.
Mit dem weiter sinkenden Ladestrom gingen auch die Zellspannungen und Deltas wieder zurück. Gegen Ende wurden die Packs nur noch mit wenigen Ampere geladen.
Um 13:58 Uhr war die Ladung beendet. Zu diesem Zeitpunkt lagen alle drei Packs bei ungefähr 110 mV Zellspread.
Interessant war außerdem, dass Pack 1 und Pack 3 bereits 100 % SOC meldeten, während weiterhin einige Ampere Ladestrom flossen und der Balancer noch arbeitete.
Was nehme ich daraus mit?
Der große Spread entsteht bei meinen Packs tatsächlich erst im oberen Knie.
Bis ungefähr 3,40 V liegen die Zellen selbst bei hoher Ladeleistung von rund 45–50 A je Pack nur wenige Millivolt auseinander. Erst oberhalb davon beginnt der Spread sehr schnell anzusteigen.
Die gestern getestete Balancierung im unteren Knie möchte ich deshalb künftig komplett ausschließen. Die Balancer-Startspannung werde ich von 3,0 V auf 3,4 V anheben.
Zusätzlich möchte ich die Delta-Schwelle versuchsweise von derzeit 30 mV auf 10 mV reduzieren.
Der heutige Test zeigt ganz konkret, was das zunächst bringt: Bei Pack 3 wären es in diesem Ladezyklus ungefähr 6 Minuten zusätzliche Balancierzeit gewesen.
Das ist bei nur ca. 110 mA Balancierstrom natürlich keine riesige Energiemenge. Ich möchte aber trotzdem ausprobieren, wie sich das über mehrere vollständige Ladezyklen entwickelt.
Eine weitere Erkenntnis betrifft die Ladeleistung:
Ein einfaches starkes Reduzieren des Ladestroms beim ersten Erreichen von 10 mV wäre vermutlich ebenfalls nicht optimal. Dadurch könnten Zellspannung und Delta unmittelbar wieder so weit fallen, dass die Balancing-Bedingungen nicht mehr erfüllt sind und der Balancer wieder abschaltet.
Deshalb möchte ich bei einem weiteren Versuch die Ladeleistung im oberen Knie nur schrittweise und moderat reduzieren. Ziel wäre nicht, möglichst wenig zu laden, sondern die Zellen länger im sinnvollen Balancing-Fenster zu halten, ohne dass einzelne Zellen so schnell Richtung 3,6 V laufen.
Unterhalb dieses Bereichs werde ich weiterhin mit voller verfügbarer Leistung laden. Dort bringt eine Reduzierung nach den heutigen Messungen keinen erkennbaren Vorteil.
Unterm Strich hat der heutige Test für mich deshalb vor allem eines gebracht:
Der interessante Arbeitsbereich des Balancers liegt bei meinen Packs tatsächlich erst oberhalb von etwa 3,40 V. Genau dort werde ich jetzt versuchen, dem vorhandenen passiven Balancer mit angepassten Einstellungen und Ladebedingungen möglichst viel nutzbare Zeit zu verschaffen.
Die Nachrüstung eines aktiven Balancers ist nach dem heutigen Blick ins Innere für mich dagegen vorerst nahezu vom Tisch. Zunächst möchte ich sehen, was sich mit den vorhandenen Einstellmöglichkeiten des BMS und einer angepassten Ladestrategie erreichen lässt.
Gruß boldface
PS:
Noch ein Gedanke zur geplanten Anpassung der Ladeleistung:
Bevor ich dafür überhaupt eine Automation baue, werde ich zunächst beobachten, wie sich das Ganze im BAT-V-Modus verhält.
Ohne BMS-Kommunikation und damit ohne die stufenweisen CCL-Vorgaben sollte der Wechselrichter die Ladeleistung beim Annähern an die eingestellte Ladespannung ohnehin selbst reduzieren.
Möglicherweise ergibt sich dadurch genau das gewünschte Tapering ganz von alleine: volle Ladeleistung im flachen Bereich und eine zunehmende Stromreduzierung im oberen Knie.
Wenn sich damit ausreichend Zeit im Balancing-Fenster ergibt, wäre eine zusätzliche Automation dafür gar nicht notwendig. Das werde ich beim nächsten passenden Ladezyklus testen.
