Hallo,
habe meinen IBM/Lenovo Notebook-Akku über Jahre durch gelegentliches
Nachladen immer so auf 50% angezeigtem Ladezustand gehalten (ca. 11.4V)
und in der Schreibtischschublade gelagert. Überprüft und nachgeladen
wurde so ca. alle 3 Monate. Nun kam beim versuchten Vollladen die
Meldung: "Akku defekt". Daraufhin habe ich den Akku geöffnet, die Zellen
ausgebaut und vermessen.
Die Zellen waren stark debalanciert: Eine Zelle war voll geladen, eine
andere war knapp über 3V, die dritte Zelle irgendwo dazwischen. Daraus
schieße ich, dass die unterschiedliche Selbstentladung der Zellen durch
die im Akkupack verbaute Elektronik beim Nachladen auf nur ca. 50%
Ladezustand nicht korrigiert wurde.
Habe die Zellen nun einzeln voll geladen, testweise wieder zu 3s2p
verschaltet und entladen, ich kann den Zellen bei 1A Entladestrom rund
4100 mAh entnehmen (original 5200mAh), bis die erste Zelle 3.0V
unterschreitet.
Ich vermute, dass die Zellen nur beim Vollladen auf 100% balaciert
werden. Dies schließe ich u.a. auch daraus, dass das Laden kurz vor Voll
mit geringem Ladestrom oft ewig vor sich hin dümpelt.
Hat jemand weitere eigene Erfahrungen und kann bestätigen, dass man auf
100% aufladen muss? Denn dummerweise lautet ja die Empfehlung, aus
Haltbarkeitsgründen auf die 100% Ladung zu verzichten.
Es grüßt euch
Gustav
Hallo,
das kommt auf den verwendeten Balancingstrategie an. Aus Kostengründen
wird normal nur ein passives Balancingsystem eingesetzt, das meist
wenige mA an einer Zelle vorbei leiten kann. Um möglichst viel
Akkulaufzeit zu erhalten ist dieses System aber nur beim Ladevorgang
aktiv, die Spannungslage ist den Systemen dabei im allgemeinen egal.
Überschlägst du das ganze mit 50mA Balancingstrom (was schon eher auf
der hohen Seite ist) und 3h für einen komplette Ladung kann die
Elektronik bei einer Nennkapazität von 5200mAh gerade mal 2,9%
Ladungsunterschied korrigieren und das auch nur, wenn sie ihn
durchgängig erkennen kann.
Angenommen du hast über 3 Jahre den Akku alle halbe Jahr von 30% wieder
auf 50% nachgeladen, was je ca. 30min gedauert hat, dann konnte die
Elektronik maximal 150mAh Ladungsunterschied korrigieren. Hier hätte nur
gelegentlich mal einen Zyklus fahren geholfen (Akku benutzen), um ihm
eine Chance zum balancieren zu geben.
Die knapp 79% Restkapazität der Zellen passen zu einem Akku, der unter
diesen Bedingungen 5-8 Jahre alt ist.
Gruß Kai
Kai S. schrieb:> Angenommen du hast über 3 Jahre den Akku alle halbe Jahr von 30% wieder> auf 50% nachgeladen, was je ca. 30min gedauert hat, dann konnte die> Elektronik maximal 150mAh Ladungsunterschied korrigieren.
Deine Vermutungen bzgl. 30/50% und das Alter des Akkus hauen ziemlich
genau hin.
> das kommt auf den verwendeten Balancingstrategie an.
Leider findet man keinerlei Informationen darüber, welche Strategie hier
angewandt wird, bzw. ob überhaupt eine angewandt wird. Dass ein
Ladungsunterschied schon während des Ladens ausgeglichen wird, halte ich
für eher nicht wahrscheinlich.
Habe einen anderen gleichen Akku auch schon mal zwischendurch auf 100%
geladen. Hier fiel auf, dass der Ladezustand bei 95% und geringem
Ladestrom bestimmt eine halbe Stunde stehen blieb, um dann urplötzlich
auf 100% zu springen und der Ladestrom gleichzeitig auf Null. Bei einer
anschließenden Entladung auf 80% und erneuter Ladung auf 100% war dieser
Sprung nicht mehr zu beobachten. Nach 99% kam 100% - und die Ladung war
beendet.
> Hier hätte nur> gelegentlich mal einen Zyklus fahren geholfen (Akku benutzen),> um ihm eine Chance zum balancieren zu geben.
Du gehst davon aus, dass der Akku während der ganzen Ladezeit balanciert
wird. Ich glaube das nicht. Was macht dich so sicher?
Prinzipbedingt kann ein Balancing erst kurz vor voll passieren. Nämlich
dann wenn die erste Zelle Ladeschlußspannung erreicht und die letzte
noch nicht.
In der Regel laden die Notebooks immer bis 100%. Ein Abbruch der Ladung
durch Entnehmen des Akkus ist nicht vorgesehen. Kann gut sein, daß das
ungesund ist. Bei den leichten Notebooks ist der Akku ja eh fest
verbaut.
Daß die letzten 5% lange dauern können, ist mir auch schon aufgefallen.
Da diese Akkus gefährlich werden wenn sie überladen werden, machen die
Controller auch Einzelzellenüberwachung. Sie schalten den Pack auch ab,
wenn eine Zelle tiefentladen ist. Balancing ist dann wenig aufwändiger.
Der Controller hängt meist nur an einer Zelle dran. Was dann passiert,
wenn der Akku längere Zeit unbenutzt ist...
Gustav K. schrieb:> Leider findet man keinerlei Informationen darüber, welche Strategie hier> angewandt wird, bzw. ob überhaupt eine angewandt wird.
Um etwas konkretes dazu zu sagen muss man die Schaltung kennen. Falls du
den Akku noch offen hast könntest du nachsehen was an Elektronik verbaut
ist. Oft werden auf der Platine zur Zellüberwachung fertige ICs
eingesetzt. Hier sind beispielsweise die BQ Serie von Texas Instruments
sehr verbreitet, da es eine sehr große Auswahl gibt und sie preisgünstig
sind. Da kannst du dann im Datenblatt nachsehen, welche Technik der
entsprechende Chip verwendet. Oft erledigen die Chips die
Zellüberwachung, Balancing, Sicherheitsabschaltung und
Ladezustandsanzeige alles auf einmal und die Werte werden vom
angeschlossenen System über einen Bus ausgelesen. Alternativ müsstest du
hier ein Bild der Elektronik mit lesbaren IC Beschriftungen posten.
Gustav K. schrieb:> Du gehst davon aus, dass der Akku während der ganzen Ladezeit balanciert> wird. Ich glaube das nicht. Was macht dich so sicher?
Sicher bin ich mir nicht, da ich die Elektronik nicht gesehen habe. Ich
verdiene meinen Lebensunterhalt aber mit der Entwicklung von
Akkusystemen und kenne daher eine große Bandbreite der eingesetzten
Techniken.
Das von die beobachtete Verhalten des Akkus musst du in mehrere Teile
unterteilen, die zusammenspielen, nämlich die Ladeschlussbedingung, das
Balancing und die Ladezustandsanzeige. Das sind prinzipiell erstmal drei
unabhängige Systeme.
Beim Laden wird zuerst mit einem konstanten Strom geladen, bis die
Ladeschlussspannung erreicht ist, dann wird umgeschaltet auf eine
konstante Spannung, bei der dann der Strom immer kleiner wird und
unterhalb eines gewissen Stromwert wird der Ladevorgang beendet.
Das Balancing prüft üblich die Spannung der einzelnen Zellen und
schaltet beim Ladevorgang ab einer gewissen Zellspannungsdifferenz einen
Widerstand parallel zu der Zelle mit der höchsten Spannung.
Die Ladezustandsanzeigen verwenden die unterschiedlichsten Methoden,
haben in der heutigen Zeit aber fast immer eine lernende Komponente
dabei. Das Update dieser lernenden Komponenten geschieht oft nach
Abschluss des Ladens oder Entladens (aber wie gesagt, das variiert
massiv von System zu System). Der Sprung von 95% zu 100% passt aber zu
einem "Lernupdate".
In deinem beschriebenen Fall könnte es gut sein, dass das Balancing
aktiv war und damit noch mehr Strom geflossen ist, als für die
Ladeschlussbedingung erforderlich und mit abschalten des Balancings
(weil die Zelldifferenz unter den Schwellwert gefallen ist) auch
schlagartig das Laden beendet wurde und das Ladezustandsupdate statt
gefunden hat.
Bei gut balancierten Akkus wird das Balancing auch verstärkt in den
Bereichen "fast leerer Akku" und "fast voller Akku" beim Laden aktiv
sein, da hier die Kennlinie von Zellspannung und Zellkapazität steiler
ist als im mittleren Bereich (1% Ladungsunterschied der Zellen macht bei
10% Ladezustand mehr mV Spannungsdifferenz als bei 50% Ladezustand).
Da bei deinem Akku aber eine Zelle praktisch leer und eine andere voll
war dürfte bei jedem Ladezustand genug Zelldifferenz vorhanden gewesen
sein, damit das Balancing aktiv war. Zudem hast du wohl noch "Glück"
gehabt, da es bei einigen Elektroniken verbreitet ist ab einer gewissen
Zelldifferenz den Akku komplett zu sperren, obwohl alle Zellen im
akzeptablen Spannungsbereich sind. Da sind oft Grenzen von 100mV bis
300mV üblich.
Abdul K. schrieb:> Der Controller hängt meist nur an einer Zelle dran. Was dann passiert,> wenn der Akku längere Zeit unbenutzt ist...
Das sollte bei keinem Akku so sein, da das teils innerhalb weniger
Wochen zu nennenswerten Zelldifferenzen führt. Das wird auch kein
Chiphersteller jemals empfehlen. Selbst bei Hochspannungsakkus mit 700V
und mehr wird die Elektronik immer aus der Gesamtpackspannung versorgt,
da sind dann eben DC/DC Wandler von 700V auf 3,3V verbaut.
Gruß Kai
Kai S. schrieb:> Abdul K. schrieb:>> Der Controller hängt meist nur an einer Zelle dran. Was dann passiert,>> wenn der Akku längere Zeit unbenutzt ist...>> Das sollte bei keinem Akku so sein, da das teils innerhalb weniger> Wochen zu nennenswerten Zelldifferenzen führt. Das wird auch kein> Chiphersteller jemals empfehlen. Selbst bei Hochspannungsakkus mit 700V> und mehr wird die Elektronik immer aus der Gesamtpackspannung versorgt,> da sind dann eben DC/DC Wandler von 700V auf 3,3V verbaut.>
Habs aber real gesehen und zwar bei einem HP625. Klar wäre es sinnvoller
die Gesamtspannung runterzutransformieren und dann davon den Controller
zu versorgen, aber es ist teurer und die Verluste höher.
Die Hersteller gehen schlicht von der Annahme aus, daß das Gerät schon
oft genug betrieben wird.
Der technische Hintergrund dafür ist schlicht, daß die modernen
Controller nicht an hohen Spannungen betrieben werden können. 12V ist
für ein IC in 250nm Technik der Tod. Also hängt man den eben an eine
einzelne 4V Zelle.
Bei teuren Traktionssystemen spielt der Preis für den Zusatzwandler
natürlich keine Rolle. Selbst der Hotzenblitz hatte so einen
ExtraWandler.
Roland E. schrieb:> Prinzipbedingt kann ein Balancing erst kurz vor voll passieren.> Nämlich> dann wenn die erste Zelle Ladeschlußspannung erreicht und die letzte> noch nicht.
Nöö. Beim Laden meiner RC-Akkus wird deutlich erkennbar von Anfang bis
Ende balanciert.
Nöö auf Nöö. Die höchste Differenzspannung der unterschiedlichen Akkus
tritt an den Grenzen auf, also kurz vor total leer oder total voll. Da
der Balancer vorm instabilen Eigenschwingen geschützt werden muß, kann
er nur dort die höchste Leistung treiben.
Abdul K. schrieb:> Nöö auf Nöö. Die höchste Differenzspannung der unterschiedlichen Akkus> tritt an den Grenzen auf, also kurz vor total leer oder total voll. Da> der Balancer vorm instabilen Eigenschwingen geschützt werden muß, kann> er nur dort die höchste Leistung treiben.
Na und auf Nöö auf Nöö. Praxis schlägt Theorie. Die Balancer haben
Indikator-LEDs und an diesen ist der Wettlauf der Zellen deutlich
erkennbar. Und zwar von der ersten mAh an.
Das sei ja auch völlig unbestritten - aber deine Praxiserfahrungen hast
du vermutlich nicht mit dem Balancer von Icke gesammelt und er kennt
offenbar deine Balancer nicht.
Dass es für ein definiertes Problem unterschiedliche technische Lösungen
gibt, ist doch keine neue Erkenntnis, oder?
Der este Absatz ist ok. Der zweite allerdings eher nicht, denn der Akku
mit seiner Physik gibt die Lösungsmöglichkeiten vor. Eine daran hängende
Schaltung kann nur gut oder schlechter sein. Ich würde behaupten,
zumindest seine LEDs geben Unsinn ab oder werden falsch interpretiert.
Ich empfehle einfach meine Aussage mehrfach zu lesen. Wenn wir ins
Detail gehen wollten, müßten wir nun zwischen passiven Ausgleich und
aktiven Ausgleich unterscheiden. Wobei sich das nicht auf die
Bauelemente, sondern auf die Klemmenspannung bezieht. Passiv heißt, der
Balancer verhält sich wie ein virtueller Wechelspannungs-Widerstand. Es
fließt also Strom über Potenzialunterschiede hinweg in die jeweils
andere Batterie. Eine Schaltung die in diesem Simme aktiv ist, müßte den
internen Ladungszustand aller Akkus akkurat modellieren. Das ist ne ganz
andere Liga. Diese könnte dann einen Akku zeitweise mehr Ladung
reinpumpen, als an einem anderen Akku zur gleichen Zeit anhand seiner
Klemmenspannung ermittelbar wäre. Die schwache Batterie wäre also
kurzzeitig auf höherer Klemmenspannung als die starke Batterie. Was ja
normalerweise bei einem System ohne Balancer beim Laden nicht auftreten
kann. Dort hat die schächste Batterie immer auch die geringste Spannung.
Batterie hier gleich Akku.
Ich schrieb schon öfters drüber. Einfach Suche bemühen:
Akkubooster Abdul
Hm, sollte meine Website mal wieder reaktivieren.
Abdul K. schrieb:> Der este Absatz ist ok. Der zweite allerdings eher nicht, denn der Akku> mit seiner Physik gibt die Lösungsmöglichkeiten vor. Eine daran hängende> Schaltung kann nur gut oder schlechter sein. Ich würde behaupten,> zumindest seine LEDs geben Unsinn ab oder werden falsch interpretiert.
Das steht nicht im Widerspruch zu dem, was ich schrieb - dass es
unterschiedliche Lösungen gibt, impliziert ja nicht, dass diese auch
unbedingt gleich gut sein müssen.
Dass das, was Ickes Balancer da macht, möglicherweise nicht optimal ist,
mag ja durchaus sein. Du kannst doch aber deshalb nicht behaupten, dass
du besser wüsstest was SEIN Balancer da real macht - wir wissen ja alle
miteinander gar nicht, was das überhaupt für ein Ding ist!
Ich behaupte, ich weiß was das angeht alles über Akkus.
Hier fand ich noch nen ollen Thread:
Beitrag "Re: Universallader mit aktivem Balancing"
Die Unterlagen von mir kann ich ja nochmal bereitstellen. Schaltplan
allerdings nicht.
Mich würde mal ja interessieren, was die marktgängigen Balancer für
Schaltungskonzepte haben. Naja, die Chinesen haben eh alles übernommen.
Da brauch ich mir keine Illusionen mehr machen. Mein VK wäre meine EK
und damit ist es Quatsch. Bzw. Akkus sind einfach zu billig :)
Abdul K. schrieb:> Ich würde behaupten,> zumindest seine LEDs geben Unsinn ab oder werden falsch interpretiert.
Da gibt es nix zu interpretieren. Die LEDs leuchten immer dann, wenn der
Balancer aktiv wird, d.h. Strom an der jeweiligen Zelle vorbeileitet.
Es handelt sich übrigens um einen Robbe Top Equalizer 65 wie hier:
https://www.youtube.com/watch?v=Ny7gKOpGki8Abdul K. schrieb:> Wenn wir ins> Detail gehen wollten, müßten wir nun zwischen passiven Ausgleich und> aktiven Ausgleich unterscheiden. Wobei sich das nicht auf die> Bauelemente, sondern auf die Klemmenspannung bezieht. Passiv heißt, der> Balancer verhält sich wie ein virtueller Wechelspannungs-Widerstand. Es> fließt also Strom über Potenzialunterschiede hinweg in die jeweils> andere Batterie.
Die im RC-Modellbau üblichen Balancer arbeiten passiv. Sie vergleichen
die Zellenspannungen und arbeiten als Bypass, sobald eine Zelle mehr
Spannung als die anderen hat. Das heißt, es wird solange ein Teil des
Ladestroms über den Balancer verbraten, bis sich die Zellenspannungen
wieder angeglichen haben. Das funktioniert natürlich nur in gewissen
Grenzen. Der o.g. Typ kann max. 300mA umleiten, bei einem meiner anderen
Ladegeräte sind es lediglich 30mA. Klingt wenig, genügt aber, weil die
Zellen i.d.R. nur wenig auseinanderdriften.
> Eine Schaltung die in diesem Simme aktiv ist, müßte den> internen Ladungszustand aller Akkus akkurat modellieren. Das ist ne ganz> andere Liga. Diese könnte dann einen Akku zeitweise mehr Ladung> reinpumpen, als an einem anderen Akku zur gleichen Zeit anhand seiner> Klemmenspannung ermittelbar wäre.
Dies entspräche quasi einem Einzelzellenlader. Bei RC-Akkus geht das
aber nicht, weil die Zellen in Reihe geschaltet sind und die
herausgeführten Balancinganschlüsse nur aus dünnem Draht bestehen. Bei
hohem Ladestrom wäre der Spannungsabfall über diesen Drähten und den
ebenfalls nur für geringe Ströme ausgelegten Steckkontakten viel zu groß
und würde somit eine höhere Zellenspannung vortäuschen.
> Die schwache Batterie wäre also> kurzzeitig auf höherer Klemmenspannung als die starke Batterie. Was ja> normalerweise bei einem System ohne Balancer beim Laden nicht auftreten> kann. Dort hat die schächste Batterie immer auch die geringste Spannung.
Definiere "schwache" Batterie? Ich habe ganz andere Erfahrungen beim
Selektieren von Zellen aus alten Notebookakkus gemacht. Die
Klemmenspannung schwacher Zellen (im Sinne von Zellen mit stark
gesunkener Kapazität) steigt nämlich sehr schnell an und verharrt dann
trotz gleichbleibendem Ladestrom auf einem Level weit unter der normalen
Ladeschlußspannung. Gesunde Zellen verhalten sich anders, deren
Klemmenspannung steigt relativ gleichmäßig bis zur normalen
Ladeschlußspannung an.
Ein wirklich intelligenter Balancer dürfte sich also nicht nur an der
Klemmenspannung orientieren, sondern müßte eigentlich die Kapazität der
Zellen kennen und berücksichtigen. Für in Serie geschaltete Akkupacks
bedeutet dies, daß alle Zellen nur bis zu der Kapazität aufgeladen
werden, die die schwächste Zelle hergibt.
Wenn ich mich richtig erinnere, stand die Bezeichnung "Equalizer" für
die Art Geräte, die während des Ladevorgangs ständig die Zellenspannung
angleichen wollen. Balancer hingegen verhalten sich während der Ladung
ruhig und werden erst aktiv, wenn einzelne Zellen ihre
Ladeschlussspannung erreicht haben.
Icke ®. schrieb:> bei einem meiner anderen> Ladegeräte sind es lediglich 30mA. Klingt wenig, genügt aber, weil die> Zellen i.d.R. nur wenig auseinanderdriften.
Keine Regel ohne Ausnahmen - und dann wird es mit 30mA eng. Sehr beliebt
bei Pedelec-Akkus, die schon mal 10Ah haben können. Liegt so ein Akku
über den Winter, dann gibt es im Frühjahr nicht selten böse
Überraschungen.
Icke ®. schrieb:> Für in Serie geschaltete Akkupacks> bedeutet dies, daß alle Zellen nur bis zu der Kapazität aufgeladen> werden, die die schwächste Zelle hergibt.
Kann man auch machen. Üblich ist m.W., dass man alle Zellen auf die
Entladeschlussspannung läd und eine Einzelzellenüberwachung bei der
Entladung Alarm schlägt, wenn die schwächste Zellen ihre
Entladeschlussspannung erreicht hat.
Eine eigene Frage?
Dieser Thread ist über 8 Jahre alt.
Stell sie in einem eigenen Thread – dort lesen mehr Leute mit, und sie wird öfter und schneller beantwortet.
