Problematische Zelle in 30kWh LiFePo4 Akku

Das Absacken des Ladestroms zwischen 10:05 und 10:25 erlaubt es sehr schön, den Effekt von Zell- und Übergangswiderständen auf die Zellspannungen abzuschätzen:
Der Strom ist um ~ 30 A reduziert, die Spannungen fallen um ~ 20 mV. Damit kann man den ohmschen Widerstand nach oben auf ~ 0.67 mOhm abschätzen.

Das Fallen der Zellspannung 5 vor einigen Tagen zwischen 12:30 und 13:30 um ~60 mV, wenn der der Strom um ~ 30 A zurückgeht, kann also nicht (dominant ) von ohmschen Widerständen verursacht worden sein.

Ich möchte @Nimbus (noch) nicht widersprechen, ich versuche erst mal etwas weiter zu schauen. Ich ziehe in Betracht, dass das BMS Spannungen und Balancer etwas anders behandelt als ich es von anderen BMS gewohnt bin.

Ich habe in das Bild 5 Zeitpunkte eingezeichen. gezählat von links nach rechts von 1 bis 5.

  1. der Strom fällt auf die Hälfte. schaut man genauer hin, sieht man für einige Linien deutlich, dass der Abfall grösser oder kleiner ist als bei anderen.
    Beispiel
    oberste - orange zu zweitoberste - gelb
    zweit- und viertoberste - blau - zu fünftoberste - gelb

Bei fallendem Ladestrom fällt die ZellSpannung ab, weil der (verschiedene) Anteil des Stromeinflusses wegfällt. Da der abfall Unterschiedlich ist, sind auch die Widerstände Unterschiedlich. dabei können verschiedene Verbinderwiderstände beteiligt sein.

  1. Der Strom ist etwas unruhig, die Spannungen flattern mit. Klares anzeichen der Schlussfolgerung von 1: Stromeinfluss in der Spannung.

  2. Der strom geht gegen null. Kurz danach - 4 - ( wenn man genau hinschaut) Laufen die Spannungen weieder auseinander. Das bedeutet Ladungsunteschiede, von denen aber nicht so klar ist, wie gross sie sind. Am liebsten hätte man die weg. Das wäre der Job des balancers. aber sieht man was ?
    Und man sieht aber trotzdem dass die Ladeaktion das Bild grundlegend verbessert hat. Die erst schlechten zellen 1 bis 5 ordnen sich brav im Chaos ein.
    Also: die niedrigere Spannung war kein Defekt.

  3. der strom ist null. Nichts passiert . oder etwa doch?

Ich bin mit meinen schlussfolgerungen nicht nicht fertig, ich muss nochmal in die Zusammenhänge reigehen.

a) Mir fällt auf, dass die Obergrenze der Spannungen scharf begrenzt ist (im Vergleich zu den niedrigeren Spannungen) Die niedrigen sind eerst abfallend -nach 5 - dann wieder langsam ansteigend. Die beiden unteren am auffälligsten.
Ich denke, die obere Grenze sind die spannungsgrenze der passiven Balancer.

b) die noch immer grüne Strom linie nach 5 ist der Nachladestrom, der wegen der Arbeit der balancer fliessen kann. Die grösse kann man nicht ablesen.
Aber wenn man nach 5 die anderen unteren linien anschaut, streben alle laaaangsam nach oben.

c) ich grübele, ob eine etwas höhere maximale Ladespannung als 3,4 V, bei gleichem Balancereinsatz, das bild etwas entzerren würde.
Zwar würden die differenzen noch grösser aussehen ( weil die Ladekurve immer steiler wird) aber weniger bedeutung in Unterschied SOC haben ( weil die Ladekurve steiler wird.

Von 5 bis bild ende ist rund eine Stunde. Es wäre interessant, wie das nach weiteren zwei stunden ausgesehen hätte.

Um das bild von 5 bis bildende muss man die Zusammenhänge verstehen

  • Alle zellen werden minimal geladen
  • Der Balancer nimmt für die obersten spannungen, die nicht mehr laden, den gesamte ladestrom weg.
  • Zellen die noch ladestrom bekommen, steigen langsam in der Spannung
  • spannende Frage : Damit steigt also die gesamtspannung des Akkus minimal an. Ist das so? Oder gibt es eine Stromregelung ?

Kommentare willkommen.
Update. Ich gehe davon aus, das die von unten ansteigenden Spannungen sich auch auf einer Grenze
sammeln, dass das glatt aussieht wie die Spannung der oberen. Wennman lange venug wartet und die Ladespannung anstehen lässt.

Den linearen DC Widerstand sollte man meines Erachens nur vesuchen zu bestimmen, wenn die Zellen noch deulich von 100% SOC entfernt sind.
Bei Annäherung an 100% SOC dominiert im Zweifelsfall das zellspezifische Überpotential.
Dieses kann man natürlich auch als nicht-linearen Widerstand ( anhängig von SOC, Temperatur, Zelle, Zellalter, Ladehistorie ... ) modelieren, muss es aber trotzdem streng von dem linearen DC-Widerstand unterscheiden.
Deswegen habe ich oben auch von "nach oben abschätzen" geschrieben, weil selbstverständlich auch bei << 100% SOC bei Stromsprüngen immer ein Teil des Spannungssprungs durch das veränderte Überpotential verursacht wird.

Wenn man ein Verhalten auf erhöhte DC-Widerstände einzelner Zellen zurückführt, muss unter der Vorausetzung, dass es nicht irgendwelche "inversen Phänomene" gibt, zu jeder Zeit das Stromprofil (skaliert und durch den langsamen Anstieg der Zellspannung geschert ) im Spannungsprofil der Zellen wiederfinden. Wenn das nicht der Fall ist, kann das Verhalten nicht durch DC-Widerstände dominiert werden.

Grübel...... wenn ich mir deine Zeilen durchlese, merke ich dass ich eine Vereinfachung gemacht habe, die bequemer ist als die Wirklichkeit.
Ich nehme an, dass der Widerstand, dessen Spannungsabfall uns ärgert aus der Summe von Zellenwiderstand und der Summe der Verbinderwiderstände besteht.
Diese UNTERSCHIEDE dieser Gesamtsumme machen die VERSCHIEDENHEIT der Kurven aus.
Und dann mache ich noch die Vereinfachung, dass die Zellwiderstände alle gleich sind und die Verbinder-Unterschiede somit signifikat.
Klar, nicht gerade zulässig, aber die Verbinderwiderstände könnte man messen und grobe Unterschiede nacharbeiten. An den Unterschieden der Zellwiderstände kann man nichts machen ausser tauschen. Deswegen ist mein Blick auf die Unterschiede hauptsächlich getrieben von den Verbinderwiderständen.
Mit Dem Blick schaue ich in die Bilder hinein, um erstmal Eindruck zu bekommen von SOC Situation, Balancerarbeit und Ladespannungen.

@markus15, dem würde ich mich anschließen!

Bei mir zeichnete sich „plötzlich“ nach ~100 Zyklen ein ähnliches verqueres Verhalten ab, eher sprunghaft. Erst durch die Differenzmessung der Widerstände mit einem YR1035 und entsprechender Nachbearbeitung der Zellenverbinder konnte ich es beheben.



Komme ich eventuell drauf zurück- habe nur derzeit zu viele andere Baustellen…
Und mein Akku läuft ganz ordentlich.

Fantastische Bilder, auch für Markus, der auch versuchen kann, die verschiedenen Phasen und Beurteilungen hier wiederzufinden. Hier gibt es noch mehr, und noch eindeutigere Sachen zu finden als in seinen Kurven.
@Nimbus4 und die gelbe Kurve unten rechts im Auslauf muss doch deinen Blutdruck steigenlassen ,gell ? Ist das ein Relaxierungsfall ?

Relaxation ist der Rückfall eines angeregten Systems in den Grundzustand.
Dabei geht typischerweise "nutzbare" Energie verloren.
Die gelbe Zelle liefert hier aber mehr Energie als die anderen Zellen.
Wenn dann haben die anderen Zellen also stärker relaxiert.
Ich kenne eine solche Auffälligkeit auch von meinen Zellen, habe dem aber noch keine besondere Aufmerksamkeit gewidmet: ( Hier Zelle 2 )

Ich meine ich hätte irgendwo auch mal aufgeschnappt, dass so ein Verhalten auch durch den Abbau von reversiblem Lithium Plating verursacht werden kann.

Sehr Interessant. wieder was Neues....

Das ist korrekt. Diese Zelle stammt aus einer anderen Charge und besitzt etwas mehr Energie als die anderen.

Gelöscht.

Ja, ich weiß dass ich die Differenzen messen muss. Das Problem dabei ist, dass ich erst Morgen wieder zu Hause bin wenn die Sonne scheint :slight_smile:

Du schreibst, dass du die Zellverbinder nachgearbeitet hast. Darf man fragen was du da getan hast?

Bevor du nach arbeitest, schau erst mit messen nach, ob da Bedarf ist. Unwissend gute Verbindungen zu öffnen und vielleicht schlecht wieder zu installieren ist Verschwendung von Arbeitzeit. Und Verschlimmbesserung.... da wilst du nicht hin.

Wenn du keines hast, kauf ein YR 1030 oder 1035. 50 Euro. Ist sein Geld wert. kannst auch andere Verbindungsstellen deiner Anlage messen... alle die Warm werden kannst du damit messen.
Ein Mikroohmmeter.
Damit misst du deine Verbinder nach. In aller Ruhe, ohne zerlegen. Allerdings ohne flessenden Strom.

An jedem Pol von der Polkante (nicht von der Schraube oben) des Akku zum Verbinder, und den Verbinder in seiner Länge. Also entlang des Stromwegs den weg und die Übergangsstellen. Das an jedem Pol. Schön aufschreiben. Wenn was zu sehen ist - Unterschiede - wirst du sie leicht finden.
Und man arbeitet NUR die schlechten nach, nicht die guten.
Auf was man dabei achtet, können wir später diskutieren. Das hängt auch von deinen Verbindern ab.

Ich hatte mit meinen neuen Akkus ähnliche Probleme bzgl. der Zellspannungen. habe alle widerstände der Zellen und Verbinder gemessen und alles war soweit im grünen Bereich.
Habe fast 2 Wochen damit verbracht, die Zellen irgendwie auszubalancieren. Hat alles nicht so richtig funktioniert, wie es von euch beschrieben wurde.
Dann meinte ein Prof an der Uni hier, den ich beim Mittagessen einfach mal fragte, dass die meisten viel zu theoretisch sind in ihren Ansichten und viele Dinge Systembedingt auftreten und nicht einfach navollziehbar sind. Ich solle doch einfach mal probieren die Balancerspannung nach unten zu korrigieren (er hält 3,45 V generell für zu hoch) und dann schauen ob es sich bessert.
Und während ich am Anfang jeden Tag kurz vor 98 % SOC 4 bis 16 high voltage Meldungen hatte (mit 3,45 Balancerspannung und JK inverter BMS mit 2 A Balancer) habe ich in den letzen 3 Wochen die Spannung zum Anfangen des Balancings schrittweise auf 3,33 V gesenkt und habe nach und nach keine high voltage Meldungen mehr. Seit nun einer woche sind alles Spannungen wunderbar gleich (bei 6 15 KW packs, wobei die "alten" eh in Ordnung waren, es ging nur um die drei neuen) und ich gehe nun mit der Balancerstartspannung langsam wieder hoch (bin derzeit bei 3,37).
Was ich damit sagen will.
Hier wird oft mit Glaubenssätzen und was man auf keinen Fall machen darf hantiert. Es werden Ideen mit kleine Zellen parallel schalten beschrieben. Es gibt aussagen wie "der ist schrecklich unbalaned der akku das ist aber sehr schlecht und anderes, was Personen, die ängstlich sind (oh je der Akku könnte brennen, explodieren u.v.m ) zu seltsamen Handlungen hinreisen könnte. einen Fertigakku aufzumachen um z.b. die widerstände zu messen oder sogar kleine Zellen parallel zu schalten, halte ich wenn man sich nicht wirklich gut auskennt für sehr riskant.
Daher keep calm und versuch erst mal das ganze mit boardmitteln wieder ins lot zu bekommen.
Ich habe mich auch von der Aussage, die Startspannung zu niedrig geht gar nicht ausbremsen lassen. Letztendlich war das bei mir aber die Lösung.
Stefan

Was in etwa die Vorgehensweise ist : wenn das Balancieren nicht funktioniert, senken wir die Spannung soweit ab, das es überhaupt garnicht funktionieren kann.
Leider kann ich dem Herrn Professor nicht zustimmen.
Wenn du das weiter ausprobieren möchtest, in etwa 12 Wochen fangen deine Probleme wieder an. Spätestens im Winter, wenn du weiter nach unten entlädst, wirst du wundersame Daten erleben.
Ich freue mich schon auf die Analyse.

Ja. Von mir. Als Massnahme gegen unterschiedliche Kapazitäten der Zellen.
Hälst du den Versuch, den Balancer jeweils oben und unter rumbasteln zu lassen für besser ?

Wer dazu nicht in der Lage ist, soll sich von den LiFePo fernhalten, Bleibatterien nehmen oder das Thema ganz lassen.
Bleibatterien sind auch nicht wartungsfrei, und LiFePo muss man eigentlich das gleiche nachsagen. Man darf sie nicht überladen, nicht tiefentladen, muss gelegentlich mal voll sein. Voll sein muss ein Bleiakku auch regelmässig.

Das warte ich gespannt ab. Das ganze hängt nämlich auch davon ab, welche Ladespannung du benutzt. und davon hast du garnichts gesagt.
Die wichtigen Parameter, die zusammenpassen müssen, sind max. Ladespannung, Balancerspannung und die Zeit, die der Akku voll stehen bleibt, bis er wieder entladen wird. Der Zellzustand bezüglich Selbstentladung ist mit einer der wichtigsten. Plus die Frage, ob er CC/CV geladen wird oder mit den tollen Regelungen, die die CV Phase umgehen und den Akku mit full power vollknallen und dann notbremsen.
All das, und noch mehr, hat einen Einfluss. Und davon ist der Balancerstrom noch einer der kleinsten.
Und wenn deine Vorgehensweise funktioniert, heisst das nämlich nicht, dass sie bei anderen auch funktioniert.

Aus dem Grund ist alles was ich sagte, auf unsicheren Füssen, denn ausser der Balancerspannung hast du keinen einzige der anderen Parameter genauer beschrieben.

Ein YR1030 habe ich, allerdings hatte ich damit bisher nur die Spannungen kontrolliert. Darauf , die Übergangswiderstände mal zu messen, kam ich bisher nicht.

Ich kenne ja deine krassen Meinungen. Aber ich teile sie in diesem Fall nicht. Ich könnte genauso sagen, wer nicht den Vergaser oder die Einspritzung beim Auto einstellen kann, sollte kein Auto verwenden.
WENN ich einen Fertigakku kaufe und an z.B. Deye anschließen lasse, sollte ich davon ausgehen, dass das System funktioniert OHNE dass ich eingreifen muss. Wenn das nicht der Fall ist (Deye verkauft fertige Systeme mit 100 kwh Akku und 50 kw WR ) kann ich nur zustimmen macht das ganze keinen Sinn. Dann darf nach deiner Theorie auch niemand ein Elektroauto mit lipo (china Autos) kaufen, der nicht den Akku aufmachen und zellen testen kann ?
Sorry aber manchmal schiesst du übers Ziel hinaus. Aber natürlich ist deine Meinung genausogut wie meine.
Aber du hast Recht. Ich habe die Zahlen nicht geschrieben.
Ladeschlussspannung ist 55,2 V Die Victrons reduzieren den Strom auf 60 A (bei 6 akkus) in der Schlussphase. Die Absorptionszeit ist ca 1 st. Die Akkus stehen derzeit ca 4 Stunden voll da.
Stefan

Du kennst mich gut genug, dass mich beides nicht beunruhigt.
Für das erste, um nicht missverstanden zu werden, lege ich klare Kante vor. Und wenn ich mal Unrecht habe, finde ich das toll. Andere haben das gleiche Recht wie ich, Fakten zu vertreten und zu untermauern.
Niemand weiss alles. Sonst wäre er Ratgeber vom Pabst. Der hat da dringenden Bedarf.

Und bezüglich meiner Aussage: LiFepo sind nicht wartungsfrei.

Ich habe mich zu dieser Erkenntnis vor etwa 3 Monaten durchgerungen. Nach dem Höhepunkt des Winters. Schau ins Board, wieviele Leute mit Akkuproblemen kamen, und 80 % sind immer das gleiche: Aus der Balance gelaufen.
Und seit es bereits Vorschriften gibt, wie man (Pedelec-)Akkus zu betreiben (nur warm), zu laden (nicht kalt, nicht voll liegenlassen, öfter mal zum balancieren länger laden lassen) hat, im Winter einmal nachladen usw. usw., kannst du doch längst nicht mehr behaupten, Akkus wären wartungsfrei.

Fahrzeug Akkus (deutscher Hersteller) werden längst nahtlos überwacht, Jede Ladung, jede Spannung, jede Zelle. Die Überwachung beginnt nach der Herstellung, als noch VORM Einbau ins Fahrzeug. Du brauchst dazu das Auto weder aufzumachen noch zum Händler zu fahren.... Ich zweifele nicht daran, dass die Chinesen das auch machen.

Naja, wenn das vorher noch nicht klar oder bekannt war: man wird sich mit dem Gedanken abfinden müssen.

Ne Kaffemaschine muss zur Wartung oder wenigstens zur Reparatur, und täglich saubermachen muss man auch.
Auto: Service.
Solarpanels müssen gereinigt werden, der Inverter muss die Lüfter gereinigt bekommen, und der Akku braucht richtigen Betrieb und Wartung.

Ja... interessante Zahlen. Ich bin da einer Überlegung auf der Spur. Sagst du mir bitte noch, ab welcher Differenzspannung du balancierst?

So geht der Zauber, dass dachte ich mir als gemütlich neben der Batterie kniete und allerlei Dinge probierte.

Meine größten Erfolge konnte ich erzielen mit:

  1. Kontaktflächen vorreinigen / entfetten
  2. Kontaktflächen leicht anschleifen
  3. Nachreinigen, bis das weiße Tuch keine Verfärbungen mehr aufweist
  4. Drehmoment ist klar, hier entsteht aber auch unterschiede, ggf nachgehen
  5. 1-4 wiederholen, wenn das Ergebnis nicht zufriedenstellend ist

Was mir noch aufgefallen war…

  • Schleifvlies hinterlässt scheinbar einen Abrieb, der beeinträchtigt. Hier wurde es mit Schleifpapier 600/800 besser

  • Mit Isopropanol wird es nicht so gut wie mit Aceton oder Ethanol

  • Die Zellenverbinder sind gestanzt, den daraus resultierenden Verzug wirst du beim schleifen sehen. Das mindert nicht nur die Kontaktfläche sondern spuckt dir bei der Flächenpressung auch in die Suppe. Entweder etwas mehr schleifen oder die Zellenverbinder drehen (abgerundete Kanten Richtung Zellen-Pol)

Wie gesagt, „so geht der Zauber“ bei mir😅
Probier es am besten mit deinen vorhandenen Mitteln aus…erstmal alle Übergänge möglichst gleich ist das Ziel

Ich habe nie behauptet akkus wären wartungsfrei. Aber du hast geschrieben

Wer dazu nicht in der Lage ist, soll sich von den LiFePo fernhalten, Bleibatterien nehmen oder das Thema ganz lassen.

Natürlich muss ich gewisse Dinge beachten und die Akkus z.B. nicht unter 2 Grad laden und im Winter ab und an voll werden lassen.(wobei es auch Leute gibt die bottom Balancing machen).

Vielleicht sollte man aber einfach die Akkus in Ruhe lassen. Die Leute hier spielen an allen möglichen Einstellungen rum und du animierst sie ja sogar noch Dinge mit dem Akku zu tun. Ich habe meine Akkus (von Amy wan 2 x 3 Stück) nie topbalanced und bis auf die Einstellungen für Ladeschlussspannung und Balancerspannung sowie die niedrigste Temperatur zum Laden nichts verändert und die ersten 3 laufen seit 2 Jahren völlig problemlos.
bei den drei neuen hatte ich oben beschriebene Probleme. Habe ich jetzt gelöst mit niedrigerer Balancerspannung.
Differenzspannung habe ich 0,01 V eingestellt. (habe ich von offgrid garage, hätte ich als nächstes größer gemacht, wenn heruntersetzen der Balancerspannung nix gebracht hätte).
Bin jetzt wieder bei 3,4 V Balancerspannung und werde es dabei lassen. Werde dir die nächsten Wochen berichten. Derzeit ist die Spannungsdifferenz bei allen 6 Akkus 2 mV. War vor umstellen balancer bei bis zu 80 mV. Zudem ständig High voltage Warnungen. Seit 3 Tagen keine mehr.
ICH gehe nach der Erfahrung mit den 3 Akkus die zwei Winter überstanden haben ÒHNE ein Problem mit dem Balancing zu haben, dass das Problem nun gelöst ist und meine Akkus alle 6 wunderbar funktionieren.
Aber wir werden sehen.
stefan