Fehlendes/Falsches Balancing?

Akku, BMS und Ladegeräte DIY Akkus - Komponenten, Aufbau, Methoden, Problem
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Guten Abend zusammen,

ich habe hier folgendes Szenario:
Ich habe hier einen Akku bestehend aus 32x Winston LYP160AHA (LIFEYPO4) Zellen in einer 2p16S Konfiguration als 48V Pack, davon sind ~12kWh als nutzbare Kapazität konfiguriert.
Im Pack verbaut ist ein EMUS G1 BMS. Die Zellen waren bei Einbau bereits gebraucht und sollten etwas über 8 Jahre alt sein. (Hat seine Richtigkeit, wurde so vereinbart)
Daran angeschlossen sind ein MultiPlus-II 48/5000 GX sowie 2 SmartSolar mit entsprechender PV.
Das Ganze wurde von einem Fachmann installiert und in Betrieb genommen.

Nun hat sich während der schlecht Wetter Zeit wiederholt folgendes ereignet:
Noch vor erreichen des eingestellten Mindest-SOC hat der MP angefangen die Batterie nachzuladen, um daraufhin diese wieder zu entladen um wieder vor erreichen der Untergrenze nachzuladen. Ihr seht wo das hinführt, die ganze Nacht wird abwechselnd geladen und entladen.
Den Fachmann darauf angesprochen wurden die Zellen durchgemessen und festgestellt, dass eine bereits vor dem Mindest-SOC die Mindestspannung unterschritten hatte und so über das BMS das laden ausgelöst hat.
Daraufhin wurde diese Zellen manuell vollgeladen und es war die nächsten Wochen wieder alles so wie es sein sollte.
In der nächsten schlecht Wetter Periode begann das gleiche Spiel wieder von Vorne.
Vom Fachmann wurde nun vorgeschlagen, die Zelle zu ersetzen.
Diesmal aber eine andere Zelle, weshalb ich stutzig wurde und nachgeforscht habe, mangelnde Kapazität scheint ja nicht das Problem zu sein.
Ich habe dann begonnen die Zellen im geladenen und entladenen Zustand händisch zu Messen und zu vergleichen, um dann letztendlich doch das BMS auszulesen und alles in Grafana zu visualisieren.
Dabei zeigt sich, dass bei erreichen des Mindest SOC-Einige Zellen wie üblich deutlich nach in der Spannung abfallen und bei 100% eben steigen.
Nur eben nicht die gleichen Zellen, sondern jeweils andere (einige bleiben auch recht flach in der Mitte). (Ein Bild darf ich als Neuling leider noch nicht posten)
Das Delta liegt dann "entladen" bei ~330mV und bei 100% während der Absorption-Phase bei ~500mV.
Der Fachmann sieht da aber angeblich kein Problem.
Während der Absoption-Phase ist der Balancer trotz des hohen Deltas nicht oder nur geringfügig aktiv, erst wenn eine Zelle an der eingestellten maximalen Zellspannung kratzt.
In meinen Augen funktioniert hier schlicht das Balancing nicht bzw. ist falsch eingestellt und daher ist der SOC der Zellen über die Zeit auseinander gelaufen.

Wie seht ihr das?

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Hallo

Was ist das für ein BMS, das du da verwendest? Wie hoch ist der Balancer Strom? Gemessen! nicht nur aus dem Katalog abgeschrieben!

Wird da überhaupt gebalanced?

mit freundlichen Grüßen

Thomas

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@leverkusen3 Verbaut ist ein EMUS BMS G1 mit CM010 Zellmodulen.
Diese balancen über einen 2,7Ohm Widerstand, was dann bei den 3,85V bei denen der Balancer aktiv wird ~1,4A sind.
Diese liegen, falls der Balancer dann tatsächlich mal kurz aktiv wird, auch an (Gemessen und auch an der Temperatur des Moduls sichtbar).

Der Balancer ist aber jeweils immer nur sehr kurz aktiv, aber eben nur bis die Spannung wieder unterhalb der Obergrenze liegt.
Das sieht dann so wie im Anhang aus.
Meines Erachtens nach, versucht das BMS gar nicht, dass die Zellen zusammen kommen, es will nur verhindern, dass diese Überspannung haben.

DrwEXPzV.png
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Sehe ich das richtig das einige Zelle 3,8... Volt haben? Dann würde ich das schleunigst ändern.

Hier wird gerne als Ladeschlussspannung 3,45 und Balancen ab 3,4V genommen (+/- min Volt) und das ist aus richtig so.

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@the-doctor-9 er hat LiFeYPo Zellen, die gehen bis 4V glaub ich… hab leider keine Ahnung ob die vom Spannungsverlauf auch so eng beieinander sind zwischen voll und leer, aber 500mV scheint doch sehr sehr viel zu sein denke da ist nicht balanciert oder die Zellen haben stark unterschiedliche Leistung.

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Scheint in der Tat etwas mehr zu sein

Auszug von Power-and-storage

Nennspannung: 3.2V
Minimale Spannung ohne Beschädigung: 2.5 V.
Empfohlene Mindestspannung: 2.8V
Maximale Spannung ohne Beschädigung: 4.0V
Empfohlene Ladeendspannung: 3.65 V.
Optimaler Lade-/Entladestrom: 0.5C = 100A
Normaler Lade-/Entladestrom: 3C = 600A
Max. Entladestrom: 10C = 2.000A (max. 5 Sek. je Minute)

Betriebstemperatur -45 ° C bis 85 ° C (entladen)
Die Energiedichte beträgt ca. 74 Wh / kg

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Modulares Einzelzellen balancing alter Schule. Falsch eingestellt, falsch benutzt.

Das Hauptproblem ist der Elektriker.

Falls sich die 3,85 V Startspannung nicht ändern lässt, muss ein neey rein.

Und dann können die Fachleute hier sich Mal profilieren.

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Vielen Dank für den Input.
Wie weiter oben schon geschrieben, es sind LiFeYPo4 Zellen, daher ist die etwas erhöhte Spannung technisch gesehen noch im Rahmen.
Die Lade/Entladekurve ist vergleichbar mit normalen LiFePo4 Zellen in der Mitte recht flach, die unteren und oberen 5% werden dann steil.
Für die Ladeschlussspannung sind theoretisch auch die vorgesehenen 3,65V/Zelle eingestellt, das funktioniert natürlich aber nur, wenn die Zellen auch mehr oder weniger zusammen liegen.
Die Zellen, die beim Laden weit unter den 3,65V bleiben sind auch die, die beim Entladen vor den Anderen nach unten abhauen. (Siehe Screenshot)

Dann lag ich mit meiner Einschätzung, dass es hier primär ein Balancing-Problem und weniger ein Zellproblem ist vermutlich gar nicht so falsch.
Im BMS gibt es zwar eine Option für "Early Balancing", an der Konfiguration selber kann ich aber mangels PIN des BMS nichts ändern.
Werde daher das neue JK Inverter BMS verbauen und dessen Balancer damit beauftragen das gerade zu ziehen.
Zusätzlich will ich noch die Innenwiderstände messen. Was ist da besser? Leer oder Voll?
Sobald der geliefert wurde werde ich berichten (Dauert vermutlich noch etwas)

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Ich habe sowohl LiFePo4 (16s 280Ah) als auch LiFeYPo4 (4s 160Ah) in Betrieb und behandle beide Typen erfolgreich identisch. Absolutes oberes Limit ist bei mir 3,65V, aber ich würde empfehlen, das BMS niedriger einzustellen - bspw. bei 3,55V. Warum die Differenz? Wenn die Zellen stark auseinandergedriftet sind - bspw. nach einem Winter ohne Last, und im Frühjahr nimmt eine PV wieder volle Fahrt auf, dann kann es passieren, daß eine Zelle voraussprintet, oben anschlägt, den gesamten Akkublock vom Laden trennt. Da die konkurrierenden Zellen alle weit hinterherhängen, ist die Gesamtspannung niedrig. Der Laderegler pumpt mit voller Kraft Ladung in den Akku sobald er kann. Und wenn jetzt die schnellste Zelle z.B. von 3,65V oberes Maximum auf 3,63V gefallen ist, wird der Ladestrang wieder freigeschaltet. Und unsere volle Zelle bekommt einen Kick mit ggf. 20, 50, 100A Ladestrom - was sie in Nullkommanichts über 3,65V katapultiert... deshalb Tip: Obergrenze im BMS sehr konservativ einstellen.

Bei mir hat der Victron Laderegler u.A. primär 2 verschiedene Kurven

  • bei Bedarf Schonbalancieren bis 3,45V (x16) -> ab 3,43V springen meine Balancer mit 2+4A an
  • Standard bis 3,4V (x16; ohne jedwedes Balancieren)
  • zwecks Vollständigkeit Top-Balancing bis 3,63V (x16) aber das wird eigentlich nie benötigt außer beim allerersten Top-Balancing nach manuellem seriellen Einzelbalancieren
Warum diese Werte? Ab kurz oberhalb 3,4V steigt die Spannung plötzlich steil an, der Strom fällt. Würde man bei 3,45V die Spannung gen 3,65V steigern, würde zweitere innerhalb weniger Sekunden erreicht, weil die Zellen nahezu voll sind.

Bei Disbalancen einmal gen 3,45V und dort die Zellen ausbalancieren lassen, reicht meiner Ansicht nach vollkommen aus. Danach kommt dann nur noch Standard bis 3,4V.

2+4A übernehmen bei mir JK-BMS und ein zusätzlicher Neey-Balancer, weil ich den Eindruck hatte, daß die 2A des JK meine 2 hinterherhinkenden Zellen nicht ausreichend kitzeln konnten - über Tage hinweg. Mit den zusätzlichen 4A des Neey war der Drops in gut einem Tag gelutscht.

Vielleicht lassen sich aus meinem ganzen Geschreibs brauchbare Infos nutzen. Viel Erfolg

PS: Der Neey kam erst dazu nachdem ich schon manuell Einzelzellenladen per Labornetzteil versucht hatte.

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@kolja Das mit dem Überschießen der vollen Zellen habe ich tatsächlich auch schon beobachtet, bei voller Sonne kann das BMS nicht schnell genug die Ladeleistung reduzieren.
Geringfügig über die Obergrenze, in einem Fall wurde sogar an der 4V Grenze gekratzt, also 0,35V über der geplanten LSS bzw, 0,15V über der der Maximalspannung.

Wenn ich das richtig verstehe, hast du die LiFePo4 und die LiFeYPo4 parallel?
Mit dem Gedanken spiele ich mittelfristig auch zu Kapazitätserweiterung.
Ob der JK Balancer mit seinen 2A das alleine gerade gezogen bekommt wird sich zeigen, zur Not kann ich noch mit einem Labornetzteil nachhelfen oder falls längerfristig notwendig noch einen Neey dazu packen.

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Nicht Aufgabe des BMS.

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@carolus Das ist vollkommen richtig.
Eigentlich sollte es das auch nie müssen...

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@xulu nein nicht parallel. Das sind 2 separate Akkus. 1x 12V Winston. 1x 48V Eve.

Wenn Deine Anlage die Zellen bis nahe 4V peitscht, dann ändere dort schnellsten etwas. Auch die Yttrium-dotierten Zellen wissen es zu schätzen, wenn sie wie die "normalen" behandelt werden. Und alle danken es mit verlängerter Lebenszeit, wenn man sie schonend betreibt (z.B. max 3,4V im Dauerlauf).

Das BMS stellt die letzte Sicherungslinie dar. Mit steigendem Füllgrad Deines Akkus sollte eigentlich die Ladeinfrastruktur VOR Deinem BMS den Ladestrom senken.

Ich nutze bspw. serialbattery, um mein JK mit dem Victron Cerbo zu verheiraten. Diese Drittsoftware bringt solch eine Steuerung out-of-the-box mit. Die Victron-Hardware/-software hat das auch an Bord.

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Der Lader versucht das ja auch, gemäß der vorliegenden Daten.
Da das BMS aber keine Zellspannungen übermittelt oder Ladeparameter setzt kann der Lader auch nur über die anliegende Spannung und Strom steuern.
Normal würde das bei den 57,5V auch für LiFeYPo4 angenehme 3,65V Absorption aufgehen.
Wenn man jetzt aber 0,5V Delta zwischen den Zellen hat wars das.

Habe die Absorptionsspannung jetzt etwas reduziert und werde das dann mit dem neuen BMS richtig einstellen und balancen.