Einzelne Zellspannung fällt nach Erreichen von 3,44 Volt - abgetrennt

Akku, BMS und Ladegeräte BMS Batterie Management/Monitoring System
61

Hmmmmm.... das erklärt aber immer noch nicht, warum die zueinander azyklisch laufen...

hier neben mir läuft gerade ein Akku, der im Winterbetrieb im Womo auch teilzyklen ohne voll hat. Ebenfalls ein Busse-Akku , noch älter. Ich habe nie irgend etwas in dem memory zusammenhang bemerkt..... alllerdings auch keine Datenaufzeichnungen gehabt. Und laden tue ich nur bis 3,42 V. Seit über zwei Jahren. Also kein erase....Gerade mache ich ihn leer, in den neuaufbau hinein. man ist ja sparsam.

Allerdings...... der Akku hat im letzten jahr stark abgebaut, hat erst eine, dann 2 stufen mit Flickzellen ( parallele zelle zur Kapa unterstützung) bekommen.

heisst das etwa.... dass ich da memory hatte und das nicht kannte ? Grübel...

Was muesste ich jetzt machen , um das festzustellen?

  1. ganz leermachen, zustand aufnehmen.

  2. Laden bis 3,5 V/zelle für alle zellen,

  3. Erneute Entladung

??

62

Während dieser 8 Stunden werden ja ständig weiter Ionen in die Anode gedrückt, die dann auch wieder erst relaxieren müssen.
Dass läuft natürlich alles parallel ab. Die Ionen die zur Stunde 1 geladen wurden, haben zur Stunde 8 wohl schon relaxiert. Die aus Stunde 7 aber noch nicht.
Und in der Realität verteilt sich der Prozess bei mir z.B. Mitte Januar auch noch auf mehrere Teiletappen an mehreren Tagen, da es garnicht genug Sonnenstunden an einem einzigen Tag gibt.
Außerdem versteh ich es so, dass die Überspannung zum Reseten des Memory Effects dominant durch die Kathodenseite verursacht wird.
Es wird also eher Zusatzarbeit benötigt, um die Ionen aus der Kathode zu ziehen und nicht dominant um sie in die Anode zu drücken.
Eine "Memory Effect" Detection und ein selektives Unterdrücken fürs Balancing habe ich bereits programmiert und werde es bei nächster Gelegenheit testen.
Im Moment teste ich aber erst einmal einen Spezial-Modus um die hohe Selbstentladung der einen CALB Zelle ( ~ 10 Ah in 4 Monaten, also etwa 3.5 mA ) auch mit meinem schwachen Balancer in den Griff zu bekommen, wenn ich über Wochen die 3.4 V, die ich normalerweise als Referenz bräuchte nicht erreiche.

Ich will das "vorkompensieren", indem ich jeden Tag prophylaktisch z.B. ~ 24h* 3mA = 72 mAh aus den anderen 15 Zellen entnehme und beim klassichen Balancen alle paar Wochen dann nur noch den Rest feinjustieren muss.

Der alte Algorithmus war:
"Bis vor wenigen Tagen hat mein Balancing Algorithmus, sobald die erste Zelle mit ihrer "elektrochemischen Spannung" über 3400 mV lag, für alle Zellen über 3400 mV einen individuellen Balancing-Strom berechnet, um alle Zellen mit mehr als 3400 mV an einem gemeinsamen zukünftigen Zeitpunkt X auf die gleiche Spannung zu bringen. Für alle Zellen unter 3400 mV wurde in der Vergangenheit bei mir der Balancing-Strom immer auf 0 gesetzt.
"
Anders formuliert:
Alle Zellen über 3400 mV ( elektrochemisch, also bereinigt um Ri Effekte ) bekommen innerhalb meines 4 W Budgets ( um die Platine nicht über 80 degC zu erwärmen ) einen umso größeren Anteil je höher sie als die anderen liegen.
Diese Soll-Durchschnittströme nähere ich dann mittels PWM aus meinen 180 mA Pulsen an.
Also auf 1 s Ebene gibt es nur ~ 180 mA An/Aus, über ein Fenster von z.B. 2 Minuten kann ich daraus dann aber fast beliebige Durschnittsströme synthetisieren.

63

@carolus [quote data-userid="2509" data-postid="186375"]
Was ist denn nun ein Erase cycle?

Oder ein memory release Cycle ?

[/quote]
Ich betrachte das als Synonyme

64

Wo siehst du den ein azyklisches Verhalten?

In dem Pack zeigen zwei Zellzn einen ausgeprägten Memory Effect, die anderen 14 nicht.

Der einige "Zyklus" entsteht durch meinen alten dummen Balancing Alorithmus.

65

Mal 2, Mal die anderen im Wechsel.

66

Ist wohl garnicht unwahrscheinlich.
Wenn eine Zelle Memory Effect hat, merkst du das schlicht daran, dass die Zelle im Bereich 3.5 V - 3.6 V noch bis zu viele Stunden einen geringen Strom ( z.B. im Bereich 100 mA - 2 A ) zieht.
Als ich eine von meinen beiden Zellen das erste mal "Resettet" habe, habe ich in dem Bereich noch insgesamt ~ 10 Ah reingeladen.
Erst dann blieb die Zelle an den Folgetagen in der Plateauphase auch über 3.4 V und relaxierte nicht mehr nach wenigen Minuten in Richtung 3.38 V und darunter.
Mir ist das ganze im Details auch erst aufgefallen, als ich vor ~ 18 Monaten die erste Revision von meiner BMS HW in Betrieb genommen habe und deshalb damals natürlich alles extrem penibel beobachtet und überwacht habe.
Weil ich damals Bedenken hatte, die Zelle zu überladen, habe ich das tageweise in mehreren kleinen Schritten ( 1 - 3 Ah ) gemacht und wurde dabei dann immer selbstbewußter als ich erkannt hatte, dass die Zelle in dem SOC-Bereich in dem sie am Vortag noch mit Überspannung gezickt hatte, am nächsten Tag ( nach dem Teil-Reset vorm Vortag ) unauffällig war und erst im etwas höheren SOC Bereich dann wieder mit Überspannung anfing.

67

Du wirst das Ergebnis erfahren....

68

In meinem Beispiel weiter oben entnimmt mein "dummer" Balancing Algorithmus den beiden Zellen während der Reset-Phase fälschlicherweise 1.44 Ah.
Die anderen Zellen sind nun also 1.44 Ah voller als die beiden, haben deswegen am nächsten Tag eine etwas höhere Spannung ( natürlich nicht im Bereich 3500 mV sondern z.B. 3425 mV) und mein Balancer entnimmt den 14 Zellen solange wieder Ladung ( ~ 1.44 Ah ) bis dann alle Zellen auf +- einige wenige mV die exakt gleiche Ruhespannung haben.
Dieser Effekt kommt rein durchs Balancing und ist zukünftig mit dem neuen Algo hoffentlich dann nur noch Geschichte.

69

Das macht mein noch dümmerer Balancer aber alles richtig. Er entnimmt nicht irgendeine berechnete kapazität, sondern er macht die Spannungen gleich. Und wenn das 3,5 V sind, ist auch alles erased, wenn der Strom bis 0 geht. Was er bei mir tut, weil ich zumindest im Sommer endlos lange voll-Phasen habe.

Mich beschleicht noch ein anderer Verdacht.

Wenn das alles soweit richtig ist - dann ist ein Dauerbetrieb mit nur 3,42 V ( zum beispiel) also unter 3,5 V /Zelle Ladespannung garnicht möglich ??

Und ist DAS eventuell der Grund für das Ladeverfahren 3,65 V bis der Strom auf 0,05 C gesunken ist ? (Und dann strom abstellen) ( Nordkyn) ??

70

Sehe ich im Grunde genauso.

Man muss zumindest gelegentlich in den Bereich 3,5 V.

Ich möchte die Zeit bei 3,5 V aber so kurz wie möglich halten, da bei höherer Spannung die Zerfallsprozesse im Elektrolyt schneller ablaufen.

Wenn die Hersteller Zyklentests fahren sind das akkumuliert nur relative geringe Zeiträume, die man im ESS-Betrieb in einem Sommer problemlos schon überschreiten könnte. Das könnte der Akku einem nach 20 Jahren dann vielleicht doch übel nehmen.

Ich werde das bei mir zukünftig immer dann machen wenn mein BMS mir meldet, dass es auffälliges Verhalten detektiert hat.

Also reguläres Balancing bei ~ 3.42 V und manuell getriggert ( z.B. im Frühjahr und Herbst ) irgendwas im Bereich 3.48 - 3.5 V

71

Jetzt kommt ihr m.M. der Lösung langsam näher.

Ich kann dieses Problem 1:1 nachvollziehen. Meine Lösung, nach vielen, vielen vergeblichen "Balancerversuchen", (es hatte alles nix genützt, die Spannung einer Zelle sackte immer ab), waren einfach 3,65V !!! für ein paar Stunden nur an der Problemzelle.

Danach war sie für immer "geheilt" , d.h. sie lief fortan spannungsmäßig mit im Verbund.

Erase = Ausradieren der Spannungsdelle daher m.M. am besten ganz oben an 3,65V im kompletten Zyklus.

Relaxation = OVERPOTENTIAL VOLTAGE OVP Problem (R_OHMIC und R_IONIC)

https://diysolarforum.com/threads/measuring-battery-resistance.27485/#post-969074

(große Bilder nur für eingeloggte)

Ich habe die Kapitel Memoryeffekt, Innenwiderstand und deren verschiedenen Messungen z.B. YR1035+ vorne erweitert bzw. ergänzt:

https://www.akkudoktor.net/forum/faq/lifepo4-wissen-zusammengefasst/#post-152324

Das wichtige Kapitel OVERPOTENTIAL VOLTAGE OVP (= Relaxation) ist dort am Schluß.

Gilt für Laden und Entladen und muß immer im Zusammenhang mit dem R_IONIC betrachtet werden.

Beides wird mit dem Lebensalter immer größer (schlechter) - viel schneller als der Ohmsche Innenwiderstand R_OHMIG.

siehe Schaubild:

https://www.akkudoktor.net/forum/faq/lifepo4-wissen-zusammengefasst/paged/2/#post-163138

72

War die Zelle neu oder gebraucht?
Ich habe hier noch eine EVE 280 Ah Zelle aus 2022 ( damals praktisch neu nach QR-Code ), die bei Lieferung nicht wie üblich bei 3.2x V lag sondern bei 2.8 V.
Ich habe die damals sehr vorsichtig vollgeladen und im Bereich über 3.4 V - 3.65 V hat sie sich anders als alle anderen Zellen aus der Lieferung verhalten:
Sie hat noch mehr als 10 Ah aufgenommen, mit ähnlichem Verhalten wie bei einem Memory Effekt.
Ich wüßte aber nicht, wie diese unbenutzte Zelle einen Memory Effect hätte aufbauen können. Zudem hatte sie im damaligen Zustand ja offensichtlich eine massiv höhere Selbstentladung.
Nach dem Vollladen habe ich einen Vollzyklus gemacht der völlig unauffällig war.
Dann habe ich die Zelle praktisch 100% voll für einige Wochen stehen lassen und einen weiteren Vollzyklus gemacht. Auch unauffällig und die Zelle hatte auch keine auffällige Selbstentladung. Seit dem ist die Zelle bei 30% SOC eingelagert.
Meine Theorie: Bei dieser Zelle wurde der Formierungszyklus beim Hersteller nicht richtig/vollständig durchlaufen und erst beim ersten Volladen bei mir völlig abgeschlossen.

73

letzter Satz: genau meine Meinung. Initialisierungsprozess der Fertigung?

Dito: gleiche Zelle Eve 280 (neu) , etwa gleiches Datum. Verhalten ähnlich Memoryeffekt.

Ist jetzt die beste Zelle im Verbund - geringste Selbstentladung - vorher hätte ich sie fast rausgeschmissen.

74

Dann werde ich mir meine Pfusch neuen 105 er EVE daraufhin genauer ansehen. Geladen hab ich sie gestern. Auf 3,42 . Hat ne Weile gedauert, bis die das gefressen hatten... Bei 1 A hatte ich dann Relaxation auf 3,37.

Sehr interessant.

75

Der Schritt, in dem sich das Solid Electrolyte Interphase (SEI) ausbildet.

76

Also, um Mal zusammen zu fassen, wenn ich die Fachleute hier richtig verstehe:

Wir haben es mit zwei verschiedenen Effekten zu tun, die beim Vollladen wie Selbstentladung aussehen.

Einmal die richtige Selbstentladung, die zellspezifisch pro Zeiteinheit eine immer gleiche Menge an Kapazität kostet bzw vernichtet bzw. Entlädt.

Und einmal den memoryeffekt, der die Spannung der Zelle nach Ladeende fallen lässt, aber nicht durch Entladung, sondern durch Einfinden auf der richtigen Spannung, die dem SOC entspricht, den sie hat. Die Zelle war garnicht voll, obwohl die Spannung so aussah.

Soweit richtig?

77
Ich fürchte mit so wenigen Sätzen bekommt man diesen Themenkomplex nicht gefaßt.
Ich probiere mich jetzt selber mal an einem Entwurf, der gerne korrigiert, ergänzt und verfeinert werden kann:
Selbstentladung:
- Ladungsverlust durch Entladung innerhalb der Zelle
- Bei einer 280 Ah LFP Zelle typischerweise in der Größenordnung von einigen 100 uA bis vielleicht 10 mA
- Die wenigen 100 uA bei guten Zellen sind in einem ESS völlig vernachlässigbar und mit einfachem Equipment schwer genau messbar.
- Die Spannungsabnahme durch die Selbstentladung ist in der Regel gering ( bzw. wird von anderen Effekten überlagert ). Es ist schwierig und langwierig sie eindeutig zu messen.
- Eine schlechte Zelle im Pack kann im Jahr > 10 Ah verlieren, die vom Balancer oder durch manuelles Laden korrigiert werden müssen.
- Liefert der Balancer eine Statistik der pro Zelle korrigierten Ladung, äußert sich eine Zelle mit erhöhter Selbstentladung dadurch,
dass eine Zelle praktisch keine Balancer-Arbeit erfordert und alle anderen eine erhebliche und untereinander sehr ähnliche Balancer-Arbeit erfordern.
Relaxation:
- Immer vorhandener Prozess beim und nach dem Laden. Wird sichtbar durch mehr oder weniger starkes Spannungsabklingen nach jedem Ladungsabbruch auch ohne Belastung der Zelle
- Die Höhe/Stärke des Abklingens variert stark mit Zelltyp, individueller Zelle, SOC, Ladestromstärke ...
- Am Ende des Abklingens nimmt die Zelle ihre Ruhespannung ein.
- Bei 3.34 V Ruhespannung kann eine LFP Zelle bereits zu 97.5% voll sein, bei 3.36 V bereits zu > 99%, ab ~ 3.375 V wird man nominale 100 % erreichen
Memory Effect:
- Äußerst sich durch Spannungsüberhöhung beim Ladevorgang ( die Spannungsüberhöhung kann sich nach einem Ladeabbruch in der Rücksetz-Phase aber auch bis in die Relaxations-Phase ziehen )
- Kann grundsätzlich in jedem SOC Teilbereich auftreten, und zwar genau in dem Bereich in dem wiederholt ein Ladeabbruch mit folgender Haltephase vor der nächsten Entladung stattfindet.
- Ist reversibel
- Die Stärke des Effektes hängt erheblich von Zelltyp und auch der indivuellen Zelle ( möglicherweis auch deren "Lebensgeschichte" ) ab
- Wird eine Batterie anhaltend mit flachen Zyklen z.B. um 90% SOC betrieben, äußert sich der Effekt beim nächsten Vollladen, überlagert von den Effekten die beim Volladen sowieso auftreten.
Für diesen Fall und einen Pack in dem Zellen erheblich unterschiedlich starken Memory Effect aufweisen, würde eine Balancer-Statistik eine erhebliche und recht ähnliche Balancer-Arbeit für alle Zellen aufzeigen, da der Balancer die bis über 3.5 V Ladespannung, die eine Zelle beim Rücksetzen eines Memory Effektes im hohen SOC-Bereich benötigt, fälscherweise zunächst als ein "Überladen" interpretiert. Die vom Balancer während dieser Rücksetz-Phase diesen Zellen entnommene Ladung fehlt den betroffenen Zellen zukünftig und muss in der Folge dann auch den anderen Zellen entnommen werden.
Plattenkapazität:
- Der physische Aufbau der Batterie ( große Fläche nahe beieinander liegender elektrisch leitfähiger Platten ) stellt einen Kondensator da mit typischerweise ? mAh
...
2 „Gefällt mir“
LiFePo Akku mit Bordnetz Laden2
78

So weit war ich noch garnicht :slight_smile:

79

Genau die Sorge habe ich auch ein wenig, befürchte aber ich halte meine Zellen zu kurz in dem Bereich.

Was wären für dich Kriterien um zu sagen, "es reicht", und die Spannung wieder zu reduzieren? Wäre die die von nordkyn angenommene cutoff current von 0,023C bei 3,5V ausreichend für einen memory release?

80

Die 0.05C bei 3.65 V linear fallend zu 0.0 A bei 3.37 V von nordkyn sind mein reguläres Kriterium für 100% SOC.
Wenn eine Zelle erheblichen Memory Effect hat, gilt das in dem Moment für diese Zelle aber nicht mehr.
Hier ist ein Screenshot vom Ende des "Memory Effect Reset" oder präziser dem finalen Angleichen an 100% SOC.
( Die Zacken in der Kurve for Zell 16 sind ein Artefakt vom Balancen. Die muss man sich wegdenken )

Memory_Effect_Reset_End.png
Memory_Effect_Reset_End.png1366×805 144 KB

Gegen 17:00 hat sich Zelle 8 den anderen praktisch völlig angenähert. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der effektive Strom in Zelle 8 nur noch wenige mA.
Die Zelle hat also praktisch eine Ruhespannung von 3.415 V und liegt damit nach dem "nordkyn Kriterium" im Bereich von 100.1 - 100.2 % SOC, also etwa 200 - 500 mAh über dem 100% Referenzpunkt.
Dieses Maß an "Überladen" ist für mich gelegentlich vertretbar.
Zelle 16 hat gegen 17:00 noch einen effektiven Ladestrom von ~ 90 mA, damit ist die wirkliche Ruhespannung auch noch leicht unter 3400 mV.
Eigentlich müßte man hier also noch ~ 200 mAh "reindrücken", um exakt auf das Niveau der anderen Zellen zu kommen.
Da lasse ich dann aber auch schon einmal "5 grade sein".
Wenn ich mich also auf ein Kriterium für voll festlegen müßte, dann Ruhespannung im Bereich > 3370 mV
Meiner Erfahrung nach sind die 3500 mV zum Resetten auch nicht in Stein gemeißelt, je niedriger die Spannung, desto geringer der Strom, desto länger dauert es.
Wenn man z.B mit 3450 mV kaum noch etwas in die Zelle bekommt, die Ruhespannung aber später auf z.B. 3360 mV fällt, muss man mehr Spannung zulassen.
Bei meinem WR kann man die Ladespanung sowieso nur in 100 mV Schritten wählen.
Man sieht hier in der Endphase ja auch gar keine Überspannung mehr bei Zelle 8 und 16, weil der eigentliche Memory Effect an den Vortagen bei Spannungen von um die 3500 mV schon entfernt wurde.

1 „Gefällt mir“