Problematische Zelle in 30kWh LiFePo4 Akku

Es ist nicht die aufgabe des balancers, "an beiden Enden die Ladung der zelle auszugleichen.
Er soll dies bei top Balancing NUR oberhalb 3,37 V machen.

Und dass die zelle nach zuerst leer wird, ist nicht Problem und aufgabe des Balancers.

Es gibt eine einfache Methode, einer "schwachen" Zelle zu helfen: parallel schalten einer Kleinen Rundzelle mit passender Kapazität.

Wenn balancing und betrieb richtig arbeiten, kommt es überhaupt nicht zu diesem Zustand.

Und wenn das BMS seinen job macht, wird die zelle nicht überladen: dann schaltet das bms ab. DAS ist sein Job.

Es gibt doch immer noch die einfachen Balancer die nur Spannungsbegrenzung machen. Balancer ist nicht immer ein vollständiges BMS.
Nichts ist fehlerfrei, Leitungsbruch, oder hält ewig.

Das würde sogar bei 4 Zellern im Störfall schon ausarten. wenn hier anfangs nicht top balanciert wurde.

Einfaches Beispiel:
4 Zeller 3,5V/Zelle = 14 V Ladestrom 10A, Balancerstrom 1A, egal, es geht ums Verhältnis.
Zeitpunkt irgendwo unterwegs. Schwache Zelle voll, 3,5 V Balancer setzt auch hier ein, nutzt aber gar nichts da die anderen Zellen noch lange bei 3,30V hängen.
3,3x3 + 3,5 = 13,4 also momentan noch 13,4V. Ladung geht mit abnehmendem Strom wegen Überladung der Zelle bis 14 V weiter. Das Ladegerät verarbeitet ja keine Störmeldung vom Balancer und der hat keine Abschaltung.
Also können bis 4,1V an der schwachen anliegen, absolut zu viel.
bis sich die Balancierung von selbst einspielt ist viel Schad Zeit vergangen.

Ja, alles richtig. Ich mache kein Bottom-Balancing, weil ich meinen Akku eher voll als leer halten möchte. Es ging ja um die Diskussion mit U-F-O und darum, dass er mich da möglicherweise mißverstanden hat oder ich mich unklar ausgedrückt habe. Mir ist schon klar, dass beim Top-Balancing die Zellen oben alle den gleichen SoC haben, dennoch hat die schwache Zelle weniger Kapazität und wäre dann als erste leer.

Das ist richtig. Und genauso muss es sein.

Und wenn man das vermeiden will, dann balanciert man nicht an ihr rum, sondern schaltet etwas Kapazität in Rundzellen parallel. Am besten mehr als nötig. Und schon ist die schwache Zelle keine schwache Zelle mehr, sondern ist als LETZTE leer.
Was wiederum dazu führt , dass der balancer das sein darf, was er soll. Eine Balancer. Und kein Kapazitätsausquetscher.

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Ja, aber oben drückst du das so aus, als ob der Balancer das ausbaden oder richtig stellen soll:

Verstehe, ich hätte auch mal nach links schauen sollen :wink:. Ja 50mv Differenz bei Null Ampere spricht für eine schlechte Balance. Beim Rest was du geschrieben hattest bin auch bei dir. Ich tippe auch auf beides, schlechtes Balancing und hohe Übergansgwiderstände.

Kann man alles ganz einfach für seinen Aufbau rausfinden, vorausgesetzt der Akku läuft auch so schon einwandfrei und ist gut gebalanced. Disbalance auf zwei Zellen herbeiführen (500mah-700mah sollten reichen), mit maximal möglichen Ladestrom laden, Triggerspannung auf 20mv, Balancerstart auf 3,35V/Zelle... beobachten. Dann siehst du ab welcher Spannung die selbst herbeigeführten Ladungsunterschiede sichtbar werden. Das ist dann der Punkt ab dem Balancing möglich ist ohne Disbalance. Andere Zellen bei denen du keine Disbalance herbei geführt hast sollten vom Balancer dann natürlich mehr oder weniger in Ruhe gelassen werden. Man braucht halt etwas Erfahrung und ein Auge dafür was dann unterhalb von 3,4V/Zelle gebalanced wird, wie die Spannungen sich verhalten, und was dann oberhalb also ab 3,4V/Zelle passiert und gebalanced wird. Steht aber auch alles im Thread den ich dir mal geschickt habe. Ich mag Balancing unterhalb 3,4V weil dadurch schon gröbere Ladungsunterschiede ausgeglichen werden können bevor die Zellenspannungen gegen Ladeschluss schneller steigen, du verschaffst dem Balancing dadurch mehr Zeit. Das geniale dabei ist der Balancer arbeitet kurz unterhalb 3,4V/Zelle, gleicht die Disbalance aus und ist dann wieder lange Zeit ruhig bis es in die Steile Kurve geht und er wieder anfängt bis zum erreichen des Abschlussstromes. Ist aber wie gesagt was für Nerds die wissen was sie tun :nerd_face:. Ansonsten einfach balancen ab mindestens 3,4V/Zelle besser noch über 3,42V/Zelle und glücklich sein.

@paddy72
Ich denke du hast es verstanden, und wir hatten uns auch leicht missverstanden.
Wichtig ist das man weiß, das auch bei geringerer Kapazität einer oder mehreren Zellen trotzdem alle gleichzeitig voll werden.

Thema: "Bottom Balancing"

Ich mag den Begriff "Bottom Balancing" nicht weil das ja wenn schon denn schon genau das Gegenteil vom "Top Balancing" sein sollte. Also nun beim entladen bis 0% SOC passieren sollte. Ist es aber nicht... Du kannst nicht bis auf 2,5V - 0% SOC balancen weil jeder Balancer sich garnicht so einstellen lässt. Du kannst eine Balancer Startspannung festlegen ab wann gebalanced wird aber nur ins Positive also nicht zb. ab 3V ins Negative bis zum Entladschluss bei 2,5V :wink:. Mann sollte es also eher "Middle Balancing" nennen in dem man einfach nicht so hoch lädt zb. bis 50% und in diesem Bereich balanced. Für Gesund halte ich das allerdings nicht weil man dann auch wieder tiefer als 20% entlädt usw... Und es bringt weitere Probleme mit sich wie zb. das synchronisieren eines Batteriemonitors auf 100%, das geht nur wenn der Akku voll geladen wird. Egal hier gibts schon ein Thema dazu:

Für mich reicht es wenn ich den Akku nur bis 20% entlade, und nur alle paar Wochen auf 100% lade zum balancen und synchronisieren des Shunts. Zusätzlich noch maximal 3,45V/Zelle Ladeschlussspannung. Das ist für mich schonendes behandeln meines Lifepo Akkus. Ich erhoffe mir maximal 10% Verlust in 15 Jahren, das wäre nichtmal die Überkapazität für die ich nichts bezahlt habe. Dafür waren die Zellen aber sündhaft teuer :joy:. Kurze Story: Ein paar Monate später bekam ich eine E-Mail (Newsletter) das Winston Zellen mit massiv Rabatt angeboten werden, 300Ah zum Preis den ich für 160er bezahlt hatte (hätte mich echt in den Hintern beisen können :upside_down_face:). Hab mich schon gewundert warum kaum mehr Zellen im Shop gelistet waren.... leider hat es wieder einen sehr guten Shop erwischt der schon Jahrzehnte existiert hatte. Aber mein Onkel hatte Glück, ich habs ihm erzählt und er hat gleich zugeschlagen.. einwandfreie 300Ah Winston Zellen zum halben Preis bekommen :smiling_face_with_sunglasses:.

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Und jetzt male dir mal 2 Zellen mit verschiedener Kapazität ins gleiche Schaubild. So dass sie bei voll zusammenliegen , und bei leer horizontal verschoben sind. So sind sie richtig Top balanciert.
Und dann erkläre nochmal was man jetzt wie bei 3 Volt (besser nicht) balanciert.

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Ich hatte heute etwas Zeit und habe mal an der 5er Zelle die Verschraubungen kontrolliert, alles ok soweit. Auch die BMS Platine sitzt fest.
Dann habe ich die Spannungen nachgemessen, diese entsprechen den vom BMS gemessenen Werten.
Wieder verhalten sich 2 Zellen, Zelle 5 und Zelle 16 für mich nicht nachvollziehbar.
Nun habe ich gegen 17:00 wie von mscholz1978 beschrieben, den DIP Schalter auf 3,5V gestellt.
Dabei sahen die Ergebnisse so aus:


Nach meiner Beobachtng kommt es bei LFP Zellen im Zuge der Alterung bei manchen Zellen zu einer Degradation der Kathode, die sich so äußert, dass wenn beim Laden die letzten Lithium-Ionen ( aus den größten Körnern ) extrahiert werden, dafür eine erhöhte Energie aufgebracht werden muss. Das äußert sich dann in einer erhöhten Zellspannung gegen Ladeende, die den Anschein erweckt, die Zelle sei genauso voll wie die anderen. Wird die Zelle dann aber über Stunden mit minimalem Restladestrom weitergeladen fällt die Spannung dieser Zellen ( Relaxation ). An diesem Verhalten kann man dann auch ausschließen, dass man es mit einem Effekt von Spannungsabfällen über ohmsche Widerstände zu tun hat.
Hier sieht man ein Beispiel bei einigen meiner Zellen:

Charakteristisch dabei ist, dass sich dieses Verhalten besonders zeigt, wenn die Zellen nach längerer Zeit erstmalig wieder ganz vollgelanden werden. Wenn man am nächsten Tag nach nur einem flachen Teilzyklus wieder volllädt, ist dieses Verhalten stark reduziert, weil bei solchen Teilzyklen eher die reaktiveren kleineren Körner der Kathode genutzt werden.

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Ich hab mir in Gedanken immer gesagt, dass die Zellen mehr oder weniger träge reagieren. Das würde sich durch eine Spannungsänderung äußern. Solche Spannungendifferenzen darf man aber nicht "wegbalancieren".
Da wäre noch eine Verbesserungsmöglichkeit für Balancer: Sie kennen eine Zellenspannung, unterhalb der nicht sie aktiv werden können. und ein Differenzspannung der Zellen unterhalb sie nicht aktiv sein sollen. Bei kleinen Werten der Zelldifferenzspannung reicht das aber nicht als Kriterium aus. Es dürfte nur dann balanciert werden, wenn bei ansteigendem SOC die Differenz der Zellenspannung auch zunimmt. Ich hab nämlich beobachtet, dass sich die Zellenspannungen zunächt trennen und im weiteren Verlauf der Ladung wieder annähern. Lass sie doch ruhig 30mV auseinanderlaufen, solange keine kritische Spannung überschritten wird. Ein Resultat des zu frühen balancieres zeigt das Diagram von @markus15 um 12:45 durch das "Kreuzen" der Zellenspannungen. Es wird zuerst "verbalanciert" und danach balanciert.

Für mich gilt immer noch das gleiche die zwei Zellen sind nicht richtig balanciert.

Ist die Startspannung jetzt richtig eingestellt? Wie steht die jetzt?
Und die Differenzspannung ? Wie steht die jetzt ?

Was hast du an der Verschraubung kontrolliert ? Hast du die Übergangswiderstaände gemessen ? An Zelle 5 und im Vergleich dazu an anderen Zellen ?

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Wie oben geschrieben, hab ich heute gegen 17:00 die Balancerspannung auf 3,5V gestellt, vorher war sie auf 3,4V.

@r-l
Ein Resultat des zu frühen balancieres zeigt das Diagram von @markus15 um 12:45 durch das "Kreuzen" der Zellenspannungen. Es wird zuerst "verbalanciert" und danach balanciert.

Du meinst also, dass ich die Balancerspannungg eher auf 3,5V statt den vorherigen 3,4V stehen lassen sollte?

Was immer du da verstellt hast, es war nicht die Startspannung des Balancers.
Es war irgendwas wie die Ladespannung, bei der Balanciert wird. Schau dir das Diagramm an, nach einem kurzen Strom"Stoss" sind alle Zellen ausser den 2 auf 3,5 V statt 3,4V
Man sieht, dass der balancer ab 1100 arbeitet, Man sieht den wegfall der durch strom hervorgerufenen Messfehler, man sieht den Quirl ab 1230 im abfall des stromes und der Balancer arbeitet, aber die zwei Zellen sind einfach zu tief. Die Zeit für Balancierarbeit ist einfach zu kurz.
Ich Sehe nichts anderes, als dass der balancer noch immer unter 3,4 V arbeitet, und wahrscheinlich die differenz zu klein ist. Deswegen sieht vor 1100 alles so schön geschlossen aus, aber der balancer arbeitet wahrscheinlich auch da. Und macht falsches.

kannst du das, was nach 1700 Uhr passiert ist, nicht länger laufen lassen ? Da scheint der Balancer richtig zu arbeiten, er muss nur viel länger laufen.

Ich habe oben einen Screenshot der BMS App gesendet, also ich bin schon der Meinung dass ich die Startspannung des Balancers verstellt habe. Das BMS hat ein passives Balancing und kann max. 1A "vernichten". Da bei 11:00 die Zelle 5 die 3,4V überschreitet, fängt diese an zu balancen. Die anderen Zellen kommen nachgekrabbelt und erreichen irgendwann auch die 3,4V.
Soweit würde ich das ja noch verstehen, aber wieso gehen dann die beiden Zellen 5 und 16 mit der Spannung runter und erreichen dann in der Folge die 3,4V nicht mehr. Der SOC wird bei diesem BMS auf 100% gesetzt wenn alle Zellen über den 3,4V liegen was ja nun nicht mehr passiert.
Die Erklärung von nimbus4 erscheint mir schon schlüssig, ich frage mich aber, wie ich damit umgehen kann. Ich kann mir auch vorstellen, dass das Problem in der Steuerung der MPPT's durch das BMS liegt. Gegen 13:00 wird ja der Ladestrom langsam abgeregelt, wodurch die beiden Zellen abfallen. Wenn ich nun das abregeln etwas hinauszögern könnte, würde ich das "Überkreuzen" ja verhindern und alle Zellen würden die 3,4V überschreiten, der SOC auf 100% springen und gut wär.

Weil die Zellen diese Spannung garnicht haben, weil nämlich spannungsabfalle durch den strom mitgemessen werden.
Und wenn der strom runtergeht, geht auch die gemessene spannung runter, du du siehst die echte spannung der Zelle. Und die sagt noch nicht zelle voll.

Das geht in dem bild in zwei Stufen,: erst um 1100 von 100 A auf 20 A, weil die erste zelle 3,4 V uberschritten hat, dann erreicht die gesamtspannung die ladespannung und der strom geht exponentiell runter. Beides bildet sich in den Zellspannungen ab. Wenn der strom null ist, etwa ab 1400 uhr, bewegen sich die spannungen der zellen aufeinander zu. Die gekrummten kurven sind balancerarbeit.

Ich glaube nicht, dass wir so weiterkommen.

Entweder sind die Einstellungen komisch oder anders als man erwartet. Oder es gelingt dir nicht, die Vorschläge nachzuvollziehen oder umzusetzen.

Mein vorschlag ist jetzt die harte methode.
Lade den akku voll, und bringe dann jede zelle, die unter 3,4 V ist auf mindestens 3,4 V. Mit einem Labornetzteil.
Und dann kannst du wieder einen Zyklus machen, und wir sehen uns das an.

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Wenn es um die Kreuzung geht. Das passiert genau so beim passiven Balancer.
Übertriebenes Beispiel 2 Zellen Ladeschluss 7,0 V eine Zelle 3,4V die andere 3,6 V. Pegel bewußt so gewählt um das besser sichbar zu machen.
Belaste ich die 3,6V durch den Balancer so steigt automatisch die mit 3,4 V an da die 7,0V durch das Ladegerät noch gehalten werden.
Die Dinger haben meist auch eine gewisse Hysteresis.

Was die Balancer tun ist klar. Und sie reagieren auf die Spannung der Zelle.
Hier geht es darum, dass die balancer nichts richtiges tun, wenn die Spannung der Zelle durch den Strom verfälscht wird.