Hallo Leute, hat jemand von euch eine Ahnung, wie diese riesigen Akku-Packs (z.B. im Auto (BMW/TESLA/VW/Toyota... haben ja Akkusysteme mit Voll.- oder Teilelektrisch) mit ihren zig kWh Speicherleistung ausgeglichen werden und mit wieviel Strom Balanciert wird? Werden da aktive Balancer verwendet, oder einfach per "Bleeding Resistor" Energie "verbraucht". Ich denke an ersteres, alleine schon aus gründen der Kosten und Fehleranfälligkeit, mag mich da aber auch täuschen. Erst recht interessant wird dieses Thema ja, wenn die Akkus etwas älter werden und ggf. driften und damit bedingt auch unterschiedliche Kapazitäten aufweisen. Klar ist mir auch, das das "Ladegerät" sehr viel mit dem BMS schnacken muss und entsprechend dem Ladezustand der Zellen gesteuert wird.
Hallo, auch bei den großen Akkus wird meist nur ein passives Balancing mit 50-100 mA Balancingstrom eingesetzt (wobei es Ausnahmen geben mag, ich kenne nicht jede Großbatterie). Bei einem sauber aufgebautem Li-Ion Akku ist für den Betrieb kein Balancing nötig. An der stelle, an der ein Li-Ion Akku gebalanced werden muss liegt entweder ein "Konstruktionsfehler" vor oder der Akku ist defekt. Unterschiede in den Zellen können zwei Gründe haben und zwar Kapazitätsunterschiede oder Ladezustandsunterschiede. Kapazitätsunterschiede kommen z.B. durch sehr ungleichmäßige Belastungen der Zellen im Betrieb, was einer schlechten Konstruktion geschuldet ist oder durch defekte wie z.B. fehlende/gelöste Verbindungen zu den Zellen. Alternativ kann auch zu beginn direkt unterschiedliche Kapazitäten verbaut worden sein z.B. durch ungeschickte Chargenmischung der Zellen. Hier müsste ein Balancing den vollen Betriebsstrom des Akkus an der Zelle niedrigerer Kapazität "vorbei schaffen", was nur mit einem großen aktiven Balancing funktioniert und nicht praktikabel ist, weshalb es praktisch nicht gemacht wird. Die unterschiedlichen Ladezustände sind der viel häufigere Fall. Das kommt oft durch Zelldrifts aufgrund von Temperaturunterschieden zustande. Grund für die Temperaturunterschiede sind häufig schlechtes/fehlendes thermisches Design und/oder ungleichmäßige Strombelastung. Gelegentlich ruft auch die Zellspannungsüberwachung (die unbedingt vorhanden sein sollte) ein Debalancing über die Zeit hervor, wenn sie unterschiedliche Leckströme aus den Zellen zieht. Aber auch das Balancing selbst kann die Zellen debalancieren, da hier technisch sehr leicht einiges falsch gemacht werden kann, was auch beim Testen nicht auffällt. Großbatterien haben Ähnlichkeit mit Hochfrequenztechnik. So liegt der Widerstand der Zellverbinder in der gleichen Größenordnung wie der Zellinnenwiderstand während alle Elektronik immer von idealen Leitern mit 0 Ohm ausgeht. Kostentechnisch ist es aber nicht praktikabel überall auf Vierleitermessungen zu gehen. Gruß Kai
Bei LiFePo sieht man unterschiedliche Ladezustände der Zellen ohne besonderen Aufwand eigentlich nur kurz vor Ladeschluss. Da weichen die Zellen schon mal 50..100mV voneinander ab. Allerdings ist dieser Teil der Ladekurve (>3,55V, vielleicht 5min) zeitlich sehr kurz. Eigentlich zu kurz, um mit kleinem Balancerstrom einen Ladeausgleich durchführen zu können. Im BMS unseres Revas (16x160Ah) haben wir trotzdem nur Balancer für 200mA verbaut. Die Überwachung merkt sich bei Ladeschluss die drei Zellen mit der höchsten Spannung. Nach dem Laden werden deren Balancerwiderstände für 20min durchgeschaltet. Langfristig ist so jede Zelle mal mit Balancieren dran.
Kai S. schrieb: > Bei einem sauber aufgebautem Li-Ion Akku > ist für den Betrieb kein Balancing nötig. An der stelle, an der ein > Li-Ion Akku gebalanced werden muss liegt entweder ein > "Konstruktionsfehler" vor oder der Akku ist defekt. Aus Gewohnheit oder Unwissen ;) bauen die Hersteller aktuell kaufbarer Elektroautos immer noch Balancer ein. Da die aber sicherlich immer auf der Suche nach Kosteneinsparmöglichkeiten sind, solltest da da mal vorstellig werden. Oliver
Oliver S. schrieb: > Aus Gewohnheit oder Unwissen ;) bauen die Hersteller aktuell kaufbarer > Elektroautos immer noch Balancer ein. Sorry, da habe ich mich unklar ausgedrückt. Selbstverständlich werden Balancer verbaut und das ist auch nicht verkehrt, allerdings beschränken diese sich auf sehr kleine Ströme. Mit der Darstellung habe ich versucht das Verständnis für die korrekte Funktionsweise eines Li-Ion Akkus herzustellen, da viele Leute der Meinung sind, das ein Balancer zwangsweise nötig ist. Anders verhält es sich bei Hochleistungs Li-Polymer Akkus mit sehr hohen Entladeraten von teils bis zu 50C. Weglassen ist bei Großbatterien die teurere und langwierigere Variante, da hierzu das Design viel besserer geprüft und getestet werden muss, als das praktikabel machbar ist. Hier kann ein kleiner passiver Balancer das kompensieren und damit funktionieren auch Batterien mit kleinen "Fehlern" korrekt. Gruß Kai
Kai S. schrieb: > Aber auch das Balancing selbst kann die Zellen debalancieren, da hier > technisch sehr leicht einiges falsch gemacht werden kann, was auch beim > Testen nicht auffällt. Großbatterien haben Ähnlichkeit mit > Hochfrequenztechnik. So liegt der Widerstand der Zellverbinder in der > gleichen Größenordnung wie der Zellinnenwiderstand während alle > Elektronik immer von idealen Leitern mit 0 Ohm ausgeht. Kostentechnisch > ist es aber nicht praktikabel überall auf Vierleitermessungen zu gehen. Auch dann macht automotive seit Jahren was falsch, das geht auch ohne 4-Leiter-Messung seit Jahren idotensicher wenn man weiß was man tut.
Fragender schrieb: > Werden da aktive Balancer verwendet, oder einfach per "Bleeding > Resistor" Energie "verbraucht". Ich denke an ersteres, alleine schon aus > gründen der Kosten und Fehleranfälligkeit, mag mich da aber auch > täuschen. Erst recht interessant wird dieses Thema ja, wenn die Akkus > etwas älter werden und ggf. driften und damit bedingt auch > unterschiedliche Kapazitäten aufweisen. > Klar ist mir auch, das das "Ladegerät" sehr viel mit dem BMS schnacken > muss und entsprechend dem Ladezustand der Zellen gesteuert wird. Aktives Balancing macht im Auto aktuell fast keiner, viel zu teuer und zu wenig Nutzen. Man kann ja nicht so einfach mit geringem Aufwand den ganzen Laststrom um eine Zelle herumleiten im Extremfall. Generell dirften anständige Zellen recht wenig und bleiben auch über Alterung recht homogen so dass der Bedarf für Balancing recht gering ist. Leicht erhöhte Selbstentladung gibts aber immer mal wieder, da ist Balancing billiger als die Zellen stärker zu selektieren.
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