?? Ich hab nix gemacht.
Ich beschreibe Deinen Vorschlag mal mit meinem Worten, um aufzuzeigen, was ich mir unter deinem Vorschlag vorstelle und wo ich noch kein rundes Bild habe:
Zwei "pushpull Endstufen gespeist von der Gesamtspannung" sind für mich zwei Halbbrücken bzw. eine Vollbrücke versorgt von der Packspannung ( nehmen wir mal 54.4 V an ).
Der Sägezahngenerator ist wohl die analog erzeugte Variante eines(/zweier) PWM Signal(e) zur Ansteuerung der Vollbrücke.
Ansteuerung im Gegentakt heißt, wir haben nun ein Signal mit +-54.4 V und ~ 50% Duty Cycle.
Über zwei Koppelkondensatoren können wir den DC-Level dieses Signals nun quasi beliebig verschieben. Beispielsweise auch auf das Niveau des negativen Pols jeder Zelle im Pack.
Mit einem Brückengleichrichter können wir das Signal zu ~ 54.4 V DC gleichrichten.
Was mir nicht ganz klar ist:
Wie willst du mit einer Spannung in der Gößenordnung von 50 V und vertretbarem Wirkungsgrad direkt eine einzelne Zelle nachladen.
Warum die Vollbrücke und nicht nur eine Halbrücke?
Ich kenne eine ähnliche Schaltung zur Ansteuerung von NFETs, deren Source nicht auf GND liegt.
Die könnte man auch verwenden, um Energie in einzelne Zellen zu pumpen:
Wesentliche Unterschiede sind: Nur eine Halbbrücke, die von ~ 5 V gespeißt wird.
Beispielhaft ist hier ein 4s Pack, bei dem 4 Zellen durch große Kondensatoren emuliert werden, gezeigt.
Die Ladungspumpe ist vollständig nur für die oberste Zelle im Pack gezeigt.
Multiplexen macht hier keinen wirklichen Sinn, so dass man den rechten Teil einfach für alle Zelle kopieren würde.
Mit noch weniger Bauteilen geht es, wenn man die galvanische Trennung induktiv und nicht kapazitiv macht.
Im Grunde ein primitiver Flyback/Sperrwandler.
Bei solchen minimalistischen Schaltungen sollte man sich aber nicht wundern, wenn man nicht wesentlich über 50% Wirkungsgrad landet, so dass man so etwas eher nicht für Ströme im Ampere-Bereich verwenden würde.
Das untere Bild entspricht etwa den china Wandlern mit nur über einen einzigen Ringkern . Ich habe die Schaltung zwar nie detailiert gesehen. Am Ausgang sind praktisch alle Kreise parallel und die tiefste Zelle zieht den meisten Strom. Ein Großteil des Wirkungsgrades wird eher durch die Diode begrenzt. Ist nicht sonderlich genau das ganze, dafür arbeitet es über einen weiten Bereich. Der Wandler sollte allerdings nicht ständig laufen sonst schaufelt und vernichtet er laufend Energie vom Eingang auf die Zellen. Werde mir so einen wohl mA, aus Interesse bestellen. Da muß auch noch ein Steuerungstrick dahinter liegen. Kann man sich als 50 hz Trafo mit vielen Wicklungen u. Z.B. 3,5 V Spitzenspannung nach Einweg Gleichrichter vielleicht einfacher vorstellen.
Hier mal eine Studie über die Lagerung von Akkus u.a. bei 25°C aus dem Jahr 2016:
Ich frage jetzt schon eine Weile herum, warum Li-Akkus zwischen 30% und 80% gehalten werden sollen. Mir erscheint dies mehr und mehr ein Mythos zu sein. Der SoC meines Auto hat insofern praktische Relefanz: Ich lade den Akku des Autos auf, wenn die Sonne scheint. Wenn sie nicht scheint, dann würde ich das Auto auch gern bei 5% stehen lassen, anstatt auf 30% nachzuladen. Bei 32kWh (e-Up) sind das ja schonmal 8kWh. In der Vergangenheit habe ich sogar - im Glauben etwas gutes für den Akku zu tun - immer auf 60% geladen. Kann mir einer erklären, woher diese Empfehlungen kommen?
Mythos Lagerspannung. Der vergessene Akku in der untersten Schublade soll halt in einem Jahr noch nicht entladen sein. Daher ladet man ausreichend hoch,aber nicht zu hoch. Obwohl aus der Studie für mich nur die Bewegung des SOC nach 100%, nicht aber das halten auf hohem Niveau als schädlich ersichtlich ist. -> Wenn ich sowieso als Modellflieger voll lade dann brächte ich die tiefe Lagerspannung über längere Zeit erst gar nicht anwenden.
Falsch oder doch egal.
Zum Thema Vollladen und Ladespannung will ich heute auch meinen Senf dazu geben.
Ich habe auch viel gelesen und anfangs auch versucht den Akku zu schonen weil regelmässiges Vollladen zu verstärktem Altern führen soll. Ich habe das dann aber relativ schnell verworfen, weil mir ein reibungsloser Betrieb ohne regelmäßige Kontrolle und eingreifen wichtig war. Die Kiste soll laufen.
Mein Speicher wird jeden Tag voll geladen auch im Winter (BHKW) Ladespannung steht bei mir auf 3,5V.
Nach 3.5 Jahren sind es nun 18786KWh die ich aus dem Akku entladen habe.
Nach 3,5 Jahren mit täglicher Vollladung auf 3,5V sollte der Akku doch schon deutlich an Kapazität verloren habe.
Deshalb habe ich gestern mal den Akku bis auf die voreingestellten SOC 5% entladen. Wenn der Akku also in 3,5 Jahren 5% Kapazität verloren haben sollte, dann müßte der Akku leer sein und die Zellspanng bei 2,5V liegen.
Dem war nicht so. Die Zelle mit der geringsten Spannung lag bei 3,11V
Zum Vergleich die schwächste Zelle beim Kapazitätstest vor 3,5 Jahren. Die Markierung steht bei 3,1V
Wenn man es genau nimmt, hat mein Akku heute eher mehr Kapazität als damals.
Also wie schädlich kann regelmässiges Vollladen mit 3,5V sein?
Ich bin da jetzt relativ zuversichtlich, dass mein Akku 10 Jahre ohne gößeren Verlust hinter sich bringt.
Welche Kapazität nimmt dein Coulomb-Counter als 100%?
Bei 280 Ah, wären ( 100 % - 6 % ) dann 263 Ah entnommen.
Dein Entladestrom in der Anlage wird vermutlich etwas unter 30A wie beim initialen Kpaazitätstest liegen.
Nach 3.5 Jahren ( und 1000+ effektiven Zyklen? ) wäre das in jedem Fall eine herausragende Performance.
Wie warm oder kalt wird dein Akku übers Jahr?
Wenn Du auf 3.5 V volllädst, wie lange hältst Du die Spannung dann etwa? 15 min, 30 min ?
280AH sind als 100% Bzw. 840Ah , weil ich 3x280Ah habe.
Beim entladen war auch das Laden vom E-Auto mit drin ( 11KW )
Die 3,5V sind nur ein paar Minuten, dann gehts auf 3,46V bis der Akku entladen wird.
Im Sommer habe ich max 37 Grad in der Akkubox gelogt. Aktuell sinds 26Grad. Wird aber seit 2 Stunden mit über 130A geladen.
Nach den Ergebnissen mache ich mir keine Gedanken über vorzeitige Alterung durch hohe Ladespannung.
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Das dürfte der springende Punkt sein.
Die Zyklenfestigkeitsmessungen der Hersteller belegen ja auch eindeutig, dass ein paar Minuten 3.65 V pro Zyklus kein Problem sind.
5 Stunden am Tag eine Spannung am oberen Limit wäre aber sicherlich eine ganz andere Nummer.
Und Teilzyklen bei hohem SOC dürften bei Dir dann auch praktisch garnicht vorkommen!?
Ich habe kürzlich 3 meiner Packs erstmalig im Betrieb einem Kapazitätstests unterzogen.
Die Entladung bis 3.0 V erfolgte in der Inselanlage ( im normalen Gebrauch ) durch schrittweise Absenkung des SOC über ~ 10 Tage mit entsprechenden Teil-(Ent-)ladezklen .
Durchschnittliche Entladeströme ~ 2-3 A, Peaks ~ 20 A.
Zur Einschätzung der Ergebnisse:
Meine Zellen sind alle als 4er Päckchen mit 4 M8-Gewindestangen ( nach Gefühl ) verpresst.
Die Zelltemperaturen gehen im Winter bis ~ 17 degC runter und im Sommer bis 27 degC hoch
(Ent-)Ladeström liegen überwiegend bei < 5A, nur ganz selten bei > 20 A
Im Zeitraum Herbst 2021 - Herbst 2022 tendenziell flache Teilzyklen um 90% SOC
Im Zeitraum Herbst 2022 - Frühjahr 2024 tendenziell flache Teilzyklen um 80% SOC
Seit Frühjahr 2024 tendenziell flache Teilzyklen um 50% SOC
Mehr als 3.4 V sehen meine Zellen fast nie.
Pack "A":
Gekauft als "neue" Varicore 310 Ah ( >= 300 Ah ) im Sommer 2021 über Ali ( Global Power Co. LT Store )
Heute gehe ich davon aus, dass es sich um refurbished CATL Zellen handelt.
Im Betrieb seit Herbst 2021, dabei ~ 70 äquivalente Vollzyklen ( ~ 20000 Ah )
Nach Lieferung habe ich eine Zelle vermessen mit 307 Ah bis 2.6 V @ 40 A
Auffälligkeiten: 2 Zellen haben eine Degradation der Kathode ( > 50 Ah der Kapazität können trotz Ladespannung im Berech 3.5 - 3.6 V nur mit geringen Strömen, < 10 A ) geladen werden
Messung September 2024: 277.6 Ah
geschätzte Kapazität bei 2.5 V -> 1.04 * 277.6 Ah -> 288.7 Ah
Pack "C1":
280 Ah Eve Zellen, gekauft im Sommer 2022 über Ali ( Shenzhen Luyuan Techlogy Co. Lth, Amy Wan ) als A- Zellen,
Kapazitätsmessung ( stichprobenartig ) nach Lieferung mit 30 oder 40 A Entladestrom bis runter zu 2.6 V -> 273 Ah - 280 Ah
Herstellungsdatum laut QR-Code: 1121, 1221
Im Betrieb seit Herbst 2022, dabei ~ 50 äquivalente Vollzyklen ( ~ 15000 Ah )
Auffälligkeiten: Zellen haben im Vergleich zu allen anderen erkennbare "leichte" Bäuche <=> liegen nicht plan auf. Das war aber etwas weniger ausgeprägt auch schon bei Lieferung so.
Messung September 2024: 253.4 Ah
geschätzte Kapazität bei 2.5 V -> 1.04 * 253.4 Ah -> 263.5 Ah
Pack "D1":
280 Ah CALB Zellen, gekauft im Herbst 2023 bei Nkon, Herstellerkapazitätsmessung 306 - 307 Ah
Im Betrieb seit Anfang 2024, dabei ~ 7 äquivalente Vollzyklen ( ~ 2000 Ah )
Messung September 2024: 287.3 Ah
geschätzte Kapazität bei 2.5 V -> 1.04 * 287.3 Ah -> 298.8 Ah
Auffälligkeiten: Eine Zelle zeigt eine erhöhte Selbstenladung von ~ 2.4 mA
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Dort wo den Wirkungsgrad nicht nur um 0.5% ist (z.B. Pack "A": 307Ah×1,04=319Ah vs minus 50Ah = 269Ah also -/- 16%), kommt ein Vorteil ein aktives Cell-to-Cell Balancer.
Bei degradierte Zellen und/oder Kapazitätsunterschiede, kann ein aktives Balancer, wenn man das Pack biss zu 0% SoC betreiben möchte, etwas mehr Entladekapazität bringt indem beim Entladen etwas Kapazität von der größten Zelle auf die kleinste Zelle übertragen wird. Der Zeitpunkt, an dem die Untergrenze von 2,5 Volt erreicht wird, kann in einem solchen Fall etwas hinausgezögert werden.
Für 126,- € zzgl. Versandkosten können Sie jedoch auch die 2 schwächsten Zellen durch neue Zellen mit >300Ah Kapazität ersetzen. Vorausgesetzt der Lieferant verfügt über einen Zellbestand und die Zellen passen zur vorhandenen Hardware, wie etwa Zellverbindern.
Der aktive Balancer ist jedoch die nachhaltigere Wahl im Vergleich zur Entstehung neuer Zellenmüll. Sinnvolle Option, wenn die Zellverbinder verschweißt (nicht verschraubt) sind.
Oder sehe ich das Falsch?
Und für 30 Euro kauft man zwei grosse Rundzellen und schslte je eine parallel zu den schwächelnden. Fall gelöst.
SOC null? Im notfall natürlich. Aber täglich? Ladestrombegrenzung bis 20 % SOC beachten.....
Wenn der der Balancer zur täglichen Arbeit ansetzt ist Vorabend zur Sperrstunde. Meine persönliche Meinung. Ein stealt Flieger ohne Elektronik kann gar nicht fliegen.
Ich betreibt ein dickes Pack kleiner alter LFP Zellen, etwa 9 Stränge 4s5p seit Jahren ohne Balancer. Es wird die Mittenspannung überwacht und sollte da mal +- 0,1 V auftreten wird gekillt. Da tut sich nix. Bei 13 V ist ist die Gefahr daß ein Segment auf über 4 V kommt auch recht gering. Praktisch Kurzschluss eines Segments. Angeblich waren es auch spezielle eigenstabile Zellen.
Natürlich kann man das machen.
Aber als gutes Vorbild für Liion-oder Lifepo-betrieb für andere geht das nicht durch.
PS: und in meinem Frankenstein geht's such nicht .
Ich verstehe auch immer noch nicht diesen Ansatz.
Man zerstört das Top balancing, was man beim volladen braucht (sonst stimmt die max. Ladespannung nicht) mit einem bakancer, der leistungsmäßig dem strom beim laden weit unterlegen ist.
Das konzept stammt aus der Zeit, als die ersten 4 s Akkus in Wohnmobile einzogen, generiert von Leuten, die das gesamtthema nicht überblickt haben.
Wie gesagt, die zelle mit schlechteter kapa bekommt was parallel, und alles ist gut. Schont sogar die schlechte zelle, weil sie nicht mehr gegen 0% SOC ausgequetscht wird.
Aus Gründen der Langlebigkeit scheint ein Zyklus zwischen 0 und 25 % SoC besser zu sein als zwischen 75 und 100 % SoC. Etwas mit Eisen, das bei hohen Spannungen dauerhaft verschwindet. Deshalb mache ich mir weniger Sorgen darüber, dass ich den Top-Balancing-Zustand verliere. Einen Balancing-Zustand bei 0 % SoC zu erreichen, seht mir als wertvoller an.
Der Cell-to-Cell-Balancer hat den Vorteil, dass er jede gewünschte Kapazität liefern kann (eine Rundzelle parallel ist nur in wenigen festen Kapazitäten verfügbar), der Nachteil ist jedoch, dass der gelieferte Strom gering ist (4A à 55€).
Kannst du machen. Gibt einen faden darüber hier. Ich weise nochmal darauf hin, dass unter 20 % SOC strikte Begrenzung für den Ladestrom existiert.
Und die parallel geschaltete Zelle muss nicht der fehlenden Kapa entsprechen, sie muss nur größer sein, egal wieviel.
Genau das ist das Problem. Unterhalb von 30 % SOC kann er beim entladen kontinuierlich arbeiten, wie beim laden. Wenn eine der Zeiten länger ist, handelst du dir ein ungleichgewicht ein, was in der Gegenrichtung u.U nicht abzustellen ist.
Anmerkung: wenn du echtes Bottom balancing machst, und dabei bleibst, brauchst du natürlich keine parallele Zelle.
Darüber hinaus:
Ich glaube nicht an die Lebensdauerverlängerung unterhalb 30 % SOC. Und wenn, dann halte ich sie für akademisch, was die anderen Nachteile nicht aufhebt. Einfluss von hoher Temperatur halte ich für größer.
Darüber hinaus... Lifepo hat mindestens 4 fache Lebensdauer von LiIon. Und da stürzen sich alle drauf, noch mehr rauszuquetschen....
Mein (Womo) Akku läuft bei Umgebungstemperatur, im Sommer bis 32 Grad , im Winter halte ich ihn oberhalb 10 Grad für Ladestrom 0,05C. Ladespannung 3,41 V, die stehenbleibt, solange solar liefert und kein bezug da ist.
Sommerzyklen sin SOC 80 bis 100, winzerzyklen sind 10 bis 100.
Ich habe den Akku zum benutzen.
Wie soll ich denn das machen, um auf 0 % SOC herunterzufahren? Ab Mitternacht auf Strom verzichten?
Der Faden hier:
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Ich sehe bei den einfachen 5 A Aktiv Balancern die Gefahr daß die fernöstlichen repowerer hier auch noch die letztklassigsten Zellen in Fertig Akkus verhökern können. In der Blackbox weiß man ja nur was raus kommt.
Mein Eindruck ist, dass meine Beschreibung des Pack "A" hier missverstanden wurde.
Der Faktor 1.04, den ich oben verwende, soll die Restladung zwischen 3.0 V und 2.5 V Zellspannung bei meinem Kapazitätstest im Betrieb berücksichtigen.
Die beiden Zellen mit "Degradation der Kathode" haben keine mangelnde Kapazität. Ein Umladen bei niedrigem SOC in diese Zellen ist also kein wirkliches Thema. Die Einschränkung, dass dieser Pack nur mit geringen Strömen ganz vollgeladen werden kann, könnte man natürlich durch einen starken Balancer etwas entspannen. In einer Kosten-Nutzen-Betrachuntg würde das aber kaum Sinn machen.
Davon abgesehen ist bei mir ( Inselanlage ) ein nahezu vollständiges Entladen bis 0% SOC eine absolute Sondersituation, die typischerweise maximal einmal im Jahr zur Kapazitätsmessung stattfindet.
Klar, grundsätzlich ist das möglich und war, als die Kosten noch bei 1000 € / kWh lagen, auch eine vertretbare Option. Bei 50 € / kWh und unter Berücksichtung dass der Anteil der echten Vollzyklen an der Akkunutzung mit wachsenden Akkugrößen sowieso noch weiter abnehmen dürfte, sehe ich da für die meisten Anwendungsszenarien keine Rechtfertigung mehr für.
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Danke für diese Einschätzung aus gut informiertem Mund.