Hallo Leute,
kann vielleicht jemand sagen, wie große Arrays aus Akkus gebalanced
werden?
In der Autoindustrie werden ja sehr große Energiespeicher (z.B. Tesla
Roadsta ~375V bei 56kWh (6831 Stück von 18650 Zellen als 11S9S69P Pack
(das müssten rechnerisch 2.2Ah Zellen sein)) abgeglichen. Bei der Anzahl
der Zellen kann man sicherlich von keinen Selektierungen ausgehen...
maximal versucht man vermutlich lediglich die Parallelzellenbündel
gleich zu halten.
1. Wird das einfach per resistivem verfahren gemacht? Das wären ja u.U.
riesige Ströme, die ordentlich "warm" machen würden bei resistiven
Verfahren... Kapazitiv kann ich mir kaum vorstellen etliche Amperes
umzuladen
2. Wird nur bei Laden gebalanced (was technisch ja wesentlich einfacher
ist) oder auch während der Entladephase um schwache Zellen
auszugleichen?
Zumindest beim Tesla scheint ja extrem viel Entwicklungsarbeit in die
Management-Elektronik geflossen zu sein um ihn auch sicher zu
machen(angeblich 2 Sicherungen je Akku:
http://de.wikipedia.org/wiki/Tesla_Roadster#Energiespeicher was mal über
13000 Sicherungen wären)
Im Opel Ampera (288Zellen (3P96S zu 16kWh) werden perse schon einmal 50%
der Kapazität zurückgehalten, aber auch da muss doch irgendwie
gebalanced werden.
Also ich frage mich wie eben extrem schnell so viel Energie in die
Zellen gelangt und diese dabei auch noch gebalanced werden. Hierbei
interessiert mich die Technik wie so viel Strom umgeladen werden kann.
Standard bei automotive derzeit: ein Balancing-Widerstand pro
"Parallelzellenbündel", anständige Zellen driften nicht groß, da braucht
man keine hohen Ströme (100mA rum reichen locker).
Kapazitiv macht keinen Sinn, das bisschen Reichweite was man damit
rausholen kann rechtfertigt den Aufwand und die Kosten nicht.
Die genannten IC machen auch das Balancing, da ist ein FET drin mit dem
der jeweilige Balancing-Widerstand zugeschaltet wird. Die dahinter Logik
läuft natürlich wo anders.
rcc schrieb:> ein Balancing-Widerstand pro> "Parallelzellenbündel"
Also wenn man z.B. 100AH Zellen Strings Balancen will bedarf dem nicht
viel Strom?
Also wird nur sehr "uneffizient beim Laden gebalanced un beim Entladen
nicht mehr, was ergo heißt das die schwächste Zelle die Reichweite
vorgibt?
Irgendwie befriedigt mich das also E-Ökologen nicht :(
Martin Schwaikert schrieb:> Hannes schrieb:>> E-Ökologen>> E und Öko in einem Wort ist eh eine Missetat.
Kann man so pauschal auch nicht sagen.
Es wird nicht nur beim Laden gebalanced, sondern auch beim Entladen,
zumindest machen das Autohersteller so.
Allerdings kann man die aktuellen Zellspannungen weder beim Laden noch
beim Entladen als Maßstab einfach hernehmen, da würde dann wieder die
Zellqualität mit rein gehen und man erzeugt eher Unterschiede als man
sie wegbekommt.
nein, gebalanced wird wenn es nötig ist, egal ob Laden, Stehen oder
Entladen. Man baut so Packs aber auch nicht in String-Bauweise wie
PV-Dächer auf, sondern alle parallelen Zellen sind jeweils hart
miteinander verschaltet.
Was glaubst du eigentlich wie schlecht automotive Zellen sind? Die sind
mit den 100Ah China-Dingern von Winston etc. nicht vergleichbar was
Streuung angeht, darum geht das auch problemlos. Packs in
Serienfahrzeugen balancen nur alle heilige Zeit mal für ein paar
Stunden, mehr ist da schlicht und einfach nicht nötig.
Tja das Balancen ist ein beliebtes Streitthema, auch unter Experten.
Aktuell wird meines Wissens nach passives Balancen eingesetzt. Sprich
jeder Zelle (bzw. jedem parallel-Zellverbund) ist ein kleiner
zuschaltbarer Widerstand zugeordnet.
Nun wird damit versucht, entweder die Zellen zu "bottom-balancen", also
die Untere Spannung aller Zellen auf das gleiche Level zu bringen
(hierfür muss ein spezieller Balance Cycle gefahren werden). Oder man
versucht, die Zellen beim Laden zu "top-balancen". Hierbei wird
versucht, alle Zellen auf die gleiche obere Spannungslage zu bringen.
Dazu werden nahe der Ladeschlussspannung (bei Lipo z.b. bei ca. 4V) die
Balancewiderstände aller Zellen, ausser der mit dem niedrigsten
Spannungslevel, eingeschaltet. Und das so lange bis entweder alle Zellen
auf dem gleichen niveau sind oder das Ladegerät abgezogen wird.
Noch ein paar Anmerkungen:
Balancen geschieht auf Basis der Zellspannungen.
Niemals versuchen Zellen in der Mittellage zu balancen
String-balancing ist ein anderes Thema, hierbei geht es um die
Gesamtspannung der Stränge
Hallo,
das wird meines wissens auch schon über eine Kondensator und
Diodenstrecke wie die Hochspannungskaskade gemacht.
Vorsicht könnte aber schon pattentiert sein.
Gruß Sascha
peterguy schrieb:> Tja das Balancen ist ein beliebtes Streitthema, auch unter Experten.> Aktuell wird meines Wissens nach passives Balancen eingesetzt. Sprich> jeder Zelle (bzw. jedem parallel-Zellverbund) ist ein kleiner> zuschaltbarer Widerstand zugeordnet.> Nun wird damit versucht, entweder die Zellen zu "bottom-balancen", also> die Untere Spannung aller Zellen auf das gleiche Level zu bringen> (hierfür muss ein spezieller Balance Cycle gefahren werden). Oder man> versucht, die Zellen beim Laden zu "top-balancen". Hierbei wird> versucht, alle Zellen auf die gleiche obere Spannungslage zu bringen.> Dazu werden nahe der Ladeschlussspannung (bei Lipo z.b. bei ca. 4V) die> Balancewiderstände aller Zellen, ausser der mit dem niedrigsten> Spannungslevel, eingeschaltet. Und das so lange bis entweder alle Zellen> auf dem gleichen niveau sind oder das Ladegerät abgezogen wird.
Da gibts aber noch ein paar intelligentere Umsetzungen wenn es
professionell macht....
Hannes schrieb:> Also wenn man z.B. 100AH Zellen Strings Balancen will bedarf dem nicht> viel Strom?
Ganz genau! Vereinfachend setze ich im Folgenden eine einzelne Zelle mit
einem Pack aus parallel geschalteten Zellen gleich. Es macht kaum einen
Unterschied ob man eine große Zelle oder ein Parallelpack hat.
Man muß ja im Wesentlichen nur die Drift ausgleichen. Hauptsächtlich
entsteht diese durch die Differenz der Selbstentladung. Da die
Selbstentladung bei intakten Lithiumzelen gring ist, ist die Differenz
der Selbstentladung noch geringer. Es reichen also kleine Ströme zum
Balancen. Balancing ist dazu gedacht einem Ungleichgewicht vorzubeugen,
dieses zu verhindern.
Es ist nicht dafür ausgelegt ein einmal vorhandenes Ungleichgewicht
wieder Rückgängig zu machen. Sollte ein Pack einmal, beispielsweise
durch lange Lagerung, aus dem Gleichgewicht sein, so sind die
handelsüblichen Verfahren damit oftmals überfordert oder man benötigt
zumindest zahlreiche Zyklen um das zu korrigieren. In solchen speziellen
Fällen wäre eine Einzelwartung der einzelnen Zellen angebracht. Bei
regelmäßigem Gebrauch reicht aber die regelmäßige kleine Korrektur aus
um dieses Szenario zu verhindern solange keine defekte(n) Zellen im Pack
vorhanden sind.
Es ist also nicht ineffizient, eher im Gegenteil, hat aber die oben
genannte Einschränkung wenn es erst einmal zu einem großen
Ungleichgewicht gekommen ist.
Hannes schrieb:> Also wird nur sehr "uneffizient beim Laden gebalanced un beim Entladen> nicht mehr, was ergo heißt das die schwächste Zelle die Reichweite> vorgibt?
Und wieder genau getroffen. Die schwächste Zelle / das schwächste
Zellenpaket aus parallel geschalteten Zellen gibt die maximal nutzbare
Kapazität. Tatächlich lassen die Hersteller da aber noch eine große
Reserve drin um die Zellen von der Tiefentladung oder, noch schlimmer,
Umpolung zu bewahren und die Packs werden höchstens nur zu 50% genutzt.
Die flachen Zyklen schonen die Akkus. Da es in der Regel Lithiumakkus
sind vertragen die Packs sehr viele Zyklen wenn diese nicht an die
Grenzen gehen.
Der verschleiß entsteht weniger durch viele Zyklen an sich sondern eher,
auch wenn nicht nur, durch Alterung, hoher Temperatur und
Ladungszustände nahe randvoll oder komplett leer. Lange Zeit randvoll
geladen bei hoher Temperatur schadet den Zellen mehr als viele Zyklen
sagen wir beispielsweise mal im Bereich 30- 70% Ladung bei moderater
Tempratur bis 30 Grad.
peterguy schrieb:> Na dann lass mal hören!
Wenn man eine anständige Zustandsbestimmung der Zellen hat kann man
kontinuirlich den Balancing-Bedarf der jeweiligen Zellen rechnen und
braucht keine solchen Krücken wie Balancing-Zyklen oder
"Balancing"-Widerstände die eigentlich nur den Ladestrom beim Volladen
verheizen.
Damit ist es auch egal wie weit das Pack schon auseinander gelaufen ist,
das geht immer und ist Stand der Technik bei richtigen Fahrzeugen.
rcc schrieb:> Wenn man eine anständige Zustandsbestimmung der Zellen hat
Und das ist das eigentliche Know-how. Messen ohne Zyklen zu
protokollieren ist schwierig. Ab dem Punkt kommt man schnell in Bereiche
die firmenintern sind.
