Ich habe bis jetzt nur Batteriemanagement / cell balancer gefunden, die
mittels Verheizen ungleicher Ladung funktionieren. Das scheint ja selbst
bei Fahrzeugbatterien noch Stand der Technik zu sein.
Das müßte doch auch mit einem geschalteten Kondensator machbar sein:
kleinen Supercap nehmen und reihum von einer Zelle zur nächsten
umschalten. Damit gleichen sich Spannungsunterschiede doch auch aus.
Vorteil: Es werden nicht mehr 4,2V verheizt, sondern nur noch der
Spannungsunterschied zwischen den Zellen. Das muß doch viel kleiner
bauen und viel effektiver sein.
Weltrevolution, Denkfehler, oder wird das schon so gemacht?
Das gibt es schon ewig nennt sich "active balancing". Du musst die
Energie von einer Zelle in die Anderen Pumpen, daher brauch man
beispielsweise einen isolierten Wandler für jede Zelle. Das ist
aufwendig, kostet Platz und vor allem Geld.
Ich finde zu dem Stichwort "active balancing" höchstens komplexe
Lösungen mit vielen Schaltreglern. Das ist groß und vermutlich teuer.
Ich meine aber eine Methode, nur einen einzigen Kondensator der Reihe
nach auf jede Zelle des Stapels zu schalten. Für die gebräuchlichen
kleineren Akkupacks dürfte alles notwendige auf einen Chip passen, und
die Verlustleistung recht klein sein.
Helge schrieb:> nur einen einzigen Kondensator der Reihe> nach auf jede Zelle des Stapels zu schalten.
Und diese Umschaltung ist mit dem Kondensator so viel einfacher und
kleiner als Schaltregler?
Zeig doch mal.
Wie willst du bei Spannungsunterschieden von weniger als 0,1V
nennenswert Ladung von einer Zelle zur anderen transportieren?
Zusammen mit dem Innenwiderstand des Kondensators und der Schalter,
welchen Wirkungsgrad erwartest du?
Es würde damit permanent immer die schwächste Zelle ausgeglichen. Die
gibt die ausnutzbare Gesamtkapazität vor und die Lebensdauer. Läßt die
schwächste Zelle mit der Zeit 20% nach, ist das gesamte Akkupack 20%
schwächer. Der switched cap soll den Unterschied permanent ausgleichen,
beim Laden, beim Entladen, in Ruhezustand.
Mit ist die Idee grad gekommen, weil ich hier einen 42V (2p10s)
hoverboard Akkupack habe, bei dem eine Zelle fertig ist. Der Akku
schaltet nach ein paar Metern schon aus, obwohl 18 Zellen voll sind.
Insgesamt muß das die Lebensdauer positiv beeinflussen, denn schwächere
Zellen werden bei Belastung schnell noch viel schlechter.
So eine simple Ladungspumpe müßte doch kleiner und kostengünstiger sein
als die anderen bekannten Methoden?
> So eine simple Ladungspumpe müßte doch kleiner und kostengünstiger sein> als die anderen bekannten Methoden?
Müsste, müsste, gibt's nich' an der Küste. Butter bei die Fische!
Eine Skizze und ein konkretes(!) Zahlenbeispiel.
Hallo Helge,
Helge schrieb:> Das müßte doch auch mit einem geschalteten Kondensator machbar sein:> kleinen Supercap nehmen und reihum von einer Zelle zur nächsten> umschalten. Damit gleichen sich Spannungsunterschiede doch auch aus.> Vorteil: Es werden nicht mehr 4,2V verheizt, sondern nur noch der> Spannungsunterschied zwischen den Zellen. Das muß doch viel kleiner> bauen und viel effektiver sein.>> Weltrevolution, Denkfehler, oder wird das schon so gemacht?
Entsprechende Platinen kriegst Du z.B. beim Asi-Ali mit dem
verschwundenen Präsi. :)
Deine Beschreibung passt nicht ganz:
Bei dem Balancing mit geschalteten Kondensatoren wird Ladung umgeleitet.
Verluste gibt es natürlich beim Transport, aber das erreicht aber nicht
die Größenordnung des Verheizens von elektrische Energie mittels
Transistor und Widerstand wie auf den 0815-Balancing-Platinchen aus dem
fernen Osten.
haben eigentlich nur NAchteile, abgesehen davon ist der Balncerstrom
winzig...die Theoretischen Angaben sind riesig..die praxis ...lächerlich
Oft werden bei den aktiven mehrere A angegeben..dumm nur, das dafür fast
1V Differenz erforderlich sind..
In der Praxis reden wir aber von 0,3V Unterschied und weniger..da
fließen dann real unter 100mAh
Rapper B schrieb:> fließen dann real unter 100mAh
wie können denn mAh fließen?
Ich wage mal zu behaupten, dass das nicht wirklich was an der
Lebensdauer ändert. Wenn so überhaupt signifikant Ladung übertragen wird
ist der Aufwand kaum geringer als bei den anderen verwendeten Methoden.
Zumal anständige Akkupacks entsprechend matched Zellen haben, bei denen
kaum ein Unterschied vorhanden ist.
Helge schrieb:> Insgesamt muß das die Lebensdauer positiv beeinflussen, denn...
Und wer will das? Offensichtlich nicht die, die die BMS erfinden.
wendelsberg
Helge schrieb:> Mit ist die Idee grad gekommen, weil ich hier
Ueberhaupt schon mal nachgeprueft, ob das Board ueberhaupt balanciert.
Dh wenigstens die Zellspannungen nachgemessen?
Old P hat ein 13s aktives Balancerboard gemaess einem Thread
ausprobiert. Koennte mal am Abend nach dem Thread suchen.
Dieter schrieb:> Ueberhaupt schon mal nachgeprueft, ob das Board ueberhaupt balanciert.
Ja eh. Zieht dann alle Zellen auf die Spannung der kaputten runter und
verheizt die Energie. Nach 2 Tagen sind alle Zellen bei etwa 3V und das
BMS-Blechmodul wird kalt.
So, 2 Bildchen. Gegenüberstellung Ali-BMS und meine Ladungspumpenidee.
In 1 Chip kriegt man jetzt nicht besonders viel Ausgleichsstrom hin, ist
klar. Für eine Statusmaschine gibt es mehrere Möglichkeiten. Simpel:
1-aus-n-Zähler und Treiber. Luxus: ADC und immer zwischen den beiden
Zellen mit größtem Spannungsunterschied schalten. Für 12 Zellen (Bild)
reicht ein 20-beiner und 1 Kondensator aus. Das wäre doch sicher
kostengünstiger, kleiner und effektiver als die aktuellen
Billiglösungen.
"Zumal anständige Akkupacks entsprechend matched Zellen haben, bei denen
kaum ein Unterschied vorhanden ist."
Diese Aussage ist natürlich völliger Unsinn...erst Recht wenn es z.B. um
LifePo etc geht
Nur schon kaputte akkus profitieren von einem aktiven balancing.
Ein BMS soll nur unterschiede in der selbstentladung ausgleichen können,
da reden wir von uA oder 1-2 mA bei sehr großen Eisenphosphatzellen.
Also auch über monate sind das keine nennenswerten energiemengen die
verheizt werden.
Eine schwache zelle gibt die gesamtkapazität vor, bestenfalls kann man
sie tiefentladen und überbrücken.
Aktives balancing kann höchstens wenige mA und sorgt für extrem höhere
komplexität und für eine höhere, evtl größere differenz in der
selbstentladung und verschlimmert den zelldrift noch zusätzlich.
Helge schrieb:> Ja eh. Zieht dann alle Zellen auf die Spannung der kaputten runter und> verheizt die Energie.
Vermute Du hast zusaetzlich zur defekten Zelle auch noch einen Defekt im
Balancer. Wenn nicht, dann muss die Zelle dringend getauscht werden.
Von TI gaebe es noch einen ganz simplen Balancer fuer 13 Zellen eber
einen isolierten DCDC Wandler mit 13 Sekundaerwicklungen.
Rapper B schrieb:> Diese Aussage ist natürlich völliger Unsinn...erst Recht wenn es z.B. um> LifePo etc geht
Wenn du das sagst :D
Ich kenne genug die das so machen und stell dir vor mit solchen
Akkupacks hatte ich noch nie Probleme ;)
Hallo Helge,
ich finde es immer gut, wenn jemand eine ausgefallene, aber gute Idee
hat. Kreativität nennt man das. Diejenigen, die nichts besseres können,
als das zu kritisieren... na, egal.
Gute Ideen sind selten neu. Ich meine das schon mal gesehen zu haben,
bei LT oder so. Und selber habe ich vor einiger Zeit auch mal darüber
nachgedacht.
Im Prinzip kann man das, was du dir vorstellst, von der Effizienz,
Wirkungsweise und Arbeitsgeschwindigkeit wie n Zellen über n Widerstände
parallel geschaltet vorstellen (wobei Anfang mit Ende ebenfalls
miteinander verbunden sind, also eine Art Ring). Der Wert des
Widerstands in diesem Ersatzschaltbild lässt sich berechnen aus dem
Zellenwiderstand, dem ESR des Kondensators und den Bahnwiderständen der
zwei Schalttransistoren. Alles geht doppelt ein. Voraussetzung: Die
Schaltgeschwindigkeit ist viel höher als die Zeitkonstante mit dem
Kondensator, also die Summe aller Einzelwiderstände mal Kapazität.
Das heißt natürlich, dass es kein Supercap sein muss. Der Kondensator
sollte vor allen Dingen niederohmig sein.
Prinzipiell ist bei dem skizzierten Ersatzschaltbild der
Ladungsausgleich zwischen zwei im Ring gegenüberliegenden Zellen am
schlechtesten, aber bei der geschalteten Version kann man leicht dafür
sorgen, das immer mal jede Zelle mit jeder anderen verbunden wird. Dann
sind alle Zellen sozusagen gleich weit voneinander entfernt. Grübel -
das müsste doch einer Sternschaltung bei dem Ersatzschaltbild
entsprechen...
Weiter machen!
Korrektur:
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:> Der Wert des> Widerstands in diesem Ersatzschaltbild lässt sich berechnen aus dem> Zellenwiderstand, dem ESR des Kondensators und den Bahnwiderständen der> zwei Schalttransistoren. Alles geht doppelt ein.
Dieser Wert muss noch mit n-1 multipliziert werden.
Helge schrieb:> Weltrevolution, Denkfehler, oder wird das schon so gemacht?
Inzwischen ist Lixx so gut, dass man Balancing wie vor 20 Jahren, wo bei
jedem Ladevorgang gedriftet sind, nicht mehr nötig ist.
Schafft eine Balancer mit 1% vom Laststrom nicht mehr die Zellen gleich
zu bekommen, dann sind die Zellen am Ende.
Deine Idee mit dem ständigen Ausgleich auch in Ruhe, dass eine Zelle mit
20% weniger Kapa ausgeglichen wird führt nur dazu, dass die anderen um
20% Entladen werden.
Deine Idee würde gerade so funktionieren, wenn es unter Volllast
funktioniert.
Damit könnte man tatsächlich die schwächte Zelle etwas anheben. Verliert
aber beim Rest wegen dem Wirkungsgrad.
Stimmt, es braucht kein Supercap sein. Theoretisch läßt sich natürlich
auch mit einem 1uF Kerko schaufeln. Allerdings je kleiner die Kapazität
ist, umso häufiger muß geschaltet werden. Das kostet dann mehr Strom.
Schaltverluste lassen sich ein wenig verringern durch die Induktivität
der Drähte für den Ausgleich. Das läßt sich noch optimieren mit kleinen
Induktivitäten auf Anschlüssen 2, 4, 6, 8, 10, 12. Dann darf immer nur
nach beendetem Ladungsausgleich umgeschaltet werden.
Eine simple Statusmaschine mit nur einem 1-aus-n Zähler braucht recht
lange, um einen vollständigen Ausgleich zu machen. Dafür ist der Aufwand
extrem überschaubar im Vergleich zu einer Version mit ADC.
Bei der Ladungspumpenvariante haste aber immer das Problem, daß hier ein
Problem zuschlägt, was beim Kondensator-Paradoxon für den Verlust der
halben übertragenen Energie bei jedem Schaltvorgang führt.
Beim Balancer wird zweimal pro Transfer geschaltet - einmal zum Aufladen
von einer Zelle, einmal zum Entladen in die andere Zelle. Letztendlich
kommt nur ein Viertel der Energie bei der Zielzelle an. Der Rest wird in
den Schaltern, ESR, sonstwo im Strompfad verheizt.
Die Spannung, die hier relevant ist, ist die Differenz zw. zwei Zellen,
nicht die Zellenspannung an sich. Die Verluste bleiben damit zwar recht
klein, im Vergleich mit der zu übertragenden Energie (Ladung) aber
trotzdem ziemlich hoch -> Balancer-Wirkungsgrad mies.
An die Schaltwandlervariante dürfte das also nicht wirklich ran kommen.
"
Inzwischen ist Lixx so gut, dass man Balancing wie vor 20 Jahren, wo bei
jedem Ladevorgang gedriftet sind, nicht mehr nötig ist.
na dann brauchen die ganzen Elektroautos das ja gar nicht.
Solltest du den Entwicklern mal sagen.
Es ist richtig, das es bei billigen Produkten weggelassen wird, aber
alles was übe ein Laptop doer einer elektrischen Zahnbürste hinausgeht
und tuer ist, hat Balancing.
Also auch größere E Roller, kleine Elektroautos und Scooter etc. Eben
weio man die Zellen hier nicht mal eben ersetzt.
Gerade bei LieFePo ist es ein häufiger irrtum, weil die nur sehen..ok,
alle haben 3,3V, dann sind sie offenbar alle gleich..und das stimmt eben
bei liFepo4 nicht..
Vielleicht bringt der Anhang dich weiter.
Hab mir das auch überlegt fürs Wohnmobil, aber da ist das einfach
Blödsinn.
Da erfolgt das laden über Photovoltak. Und wenn die Akkus voll sind und
balancieren wollen, dann ist eh mehr Solarstrom verfügbar als ich
brauche. Da ist es dann egal ob ich es verheize. Ist ja mehr als genug
da...
Passiv ist einfacher, billiger, zuverlässiger
Helge schrieb:> Stimmt, es braucht kein Supercap sein. Theoretisch läßt sich natürlich> auch mit einem 1uF Kerko schaufeln. Allerdings je kleiner die Kapazität> ist, umso häufiger muß geschaltet werden. Das kostet dann mehr Strom.> Schaltverluste lassen sich ein wenig verringern durch die Induktivität> der Drähte für den Ausgleich. Das läßt sich noch optimieren mit kleinen> Induktivitäten auf Anschlüssen 2, 4, 6, 8, 10, 12. Dann darf immer nur> nach beendetem Ladungsausgleich umgeschaltet werden.> Eine simple Statusmaschine mit nur einem 1-aus-n Zähler braucht recht> lange, um einen vollständigen Ausgleich zu machen. Dafür ist der Aufwand> extrem überschaubar im Vergleich zu einer Version mit ADC.
Einfacher wird es nicht mehr. LT hat auch schöne Sachen für mehr als
zwei Zellen pro Chip, die brauchen aber pro Zelle noch zwei FET mehr für
ein vergleichbares Ergebnis.
Helge schrieb:> Theoretisch läßt sich natürlich auch mit einem 1uF Kerko schaufeln.
Im Netz hatte einen Konzeptartikel gesehen, da ging es um die
verschiedenen Prinzipien. Da war die Idee mit geschalteten Kerko bereits
aufgeführt.
Verwendet wurden Inverter (ADM8828/ADM8829, Datenblatt Figure 7) die bei
höherer negativen Spannung auch rückwärts schaufeln. Nachteilig ist nur,
das für den Nennstrom der Wandler bereits ein Spannungsunterschied von
0,5V vorhanden sein muss. Das ist ein Kompromiss aus Mosfet mit
niedrigeren On-widerstand hätten höhere Gatekapazitäten, die höhere
Umladeenergie verbrauchen würden.
Helge schrieb:> OK, das ist ein valides Argument gegen die Idee. Schade.
Nein, das ist es nicht. Im Gegenteil: Bei d(ein)em C-Balancing wird die
Ladung mit minimalen Spannungsdifferenzen von einer Zelle in die andere
übertragen wird - es geht vielleicht nur um mV - und da wird überhaupt
nicht viel verheizt. Die Ausgleichsströme können hoch sein, die
Verlustspannungen, die die Ströme verursachen, und damit die
Verlustleistungen, sind klein. Im Idealfall gegen Null. Ob da ein
Schaltwandler in der Realität besser oder schlechter abschneidet, könnte
ich selbst bei bekannter Dimensionierung schlecht abschätzen. Zumindest
bei großen Spannungsdifferenzen wäre er eher effizienter, aber genau die
großen Spannungsdifferenzen würde das Balancing von Anfang an
verhindern.
Es geht aber natürlich auch um den Aufwand oder die Kosten eines
Konzepts.
Nebenbei: Mit einer 7660 oder einem anderen CC-DC-Wandler kann man auch
wunderbar einen Balancer oder Spannungshalbierer realisieren. 7660 ist
relativ hochohmig, aber es gibt relativ niederohmige Typen für z. B.
max. 5 V, die wären für kleine 2S eher geeignet. Ich habe etwas
Ähnliches mal mit einem RS232-Rx-Leitungstreiber gemacht, ich glaube,
ein MAX3232. Der war gedacht, um z. B. aus 5 V Betriebsspannung erst +10
V und daraus dann wieder -10 V zu machen. Umgekehrt habe ich die
ankommenden Datenleitungen gleichgerichtet, das waren ungefähr +/- 8V,
und davon hat das IC ca. 4 V für die restliche Logik erzeugt. Also mit
einem Ausgangsstrom, der 4 x so groß wie der Versorgungs- bzw.
Eingangsstrom auf den Datenleitungen ist.
ACDC schrieb:> Inzwischen ist Lixx so gut...
Wer bzgl. Balancing LiIon und LiFePo in einen Topf wirft, hat von der
Materie keine Ahnung. Aber hier saugt sich ja jeder Dummi was aus den
Fingern.
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:> Nein, das ist es nicht. Im Gegenteil: Bei d(ein)em C-Balancing wird die> Ladung mit minimalen Spannungsdifferenzen von einer Zelle in die andere> übertragen wird - es geht vielleicht nur um mV - und da wird überhaupt> nicht viel verheizt
Äh, das ändert doch überhaupt nichts. Die Theorie sagt, das du mit der
Methode 75% der aus der entnommen Leistung aus der "vollen" Zelle
verheizt und nur maximal 25% in der "leeren" Zelle ankommen. Wenn du nur
wenig Energie entnimmst, wird nur wenig verheizt. Nütz aber auch nix.
Das hat schon seinen Grund, warum es switched capacity Wandler nur für
kleine Leistungen gibt. Der Wirkungsgrad ist einfach sauschlecht.
Das Problem aller Ansätze ist doch, das der Wirkungsgrad bei so kleinen
Leistungen übersichtlich ist.
Wenn jetzt die Energie aus zwei Zelle ausgeglichen werden muss, die auch
nur etwas auseinander liegen, dann muss mehrfach umgeladen werden. Da
bleibt dann schlicht nichts mehr übrig, egal welcher Ansatz. Ich habe
dann letztlich ein kompliziertes System mit ganz vielen Bauelementen und
vielen Fehlerquellen. Aber zum Balancieren wird die Energie, wegen des
schlechten Wirkungsgrades, größtenteils ja doch nur in Wärme
verwandelt.
Da ist es in sehr vielen Anwendungsfällen besser die Energie glöeich zu
verheizen ohne dabei die Ausfallwahrscheinlichkeit und die Kosten in die
Höhe zu treiben.
Flip B. schrieb:>> Aktives balancing kann höchstens wenige mA...
Das ist so nicht richtig. Die Leistungsfähigkeit wird durch die
verwendeten FETs bestimmt.
Hier [tm] ist das aktive Balancing auf 500mA begrenzt. Der FET könnte
bis 1A. Die LT und TI Controller können mit FETs und Spulen, die auch
zweistellige Ampere vertragen. Das Limit ist dort die angeschlossene
Zelle.
Es ist richtig, dass die Zellen immer besser werden. Aber was nutzt das,
wenn Konfektionierer wie VARTA die Samsung-Zellen nicht sauber
selektieren und zum Teil unterschiedlich alt/geladen in einen Pack
schweißen.
Bentschie schrieb:> Die Theorie sagt, das du mit der> Methode 75% der aus der entnommen Leistung aus der "vollen" Zelle> verheizt und nur maximal 25% in der "leeren" Zelle ankommen.
Diese Theorie gilt dann und nur dann, wenn eine Zelle leer und die
andere voll ist. Sie gilt nicht, wenn die Spannungsunterschiede geringer
sind. Der Wirkungsgrad steigt mit fallender Differenzspannung.
Für Wirkungsgrad bzw. Verluste und das zeitliche Verhalten gilt das von
mir weiter oben beschriebene Ersatzschaltbild.
Bentschie schrieb:> Das hat schon seinen Grund, warum es switched capacity Wandler nur für> kleine Leistungen gibt. Der Wirkungsgrad ist einfach sauschlecht.
Auch das ist falsch. Hier gilt genau das selbe: Der Wirkungsgrad kann
fast 100% erreichen. Es ist nur eine Frage der Innenwiderstände der
Bauteile sowie der Schaltfrequenz bzw. Kapazität. Und bei
CC-DC/DC-Wandler-ICs (beginnend mit 7660) sind die Transistoren nun
einmal klein und relativ hochohmig.
Du hast etwas Richtiges gelernt, übersiehst aber, dass das unter den
gegebenen Umständen nicht gilt. Merke: Eingangsstrom = Ausgangsstrom,
Verlust = Strom x Spannungsdifferenz, Spannungsdifferenz beim Balancing
sehr klein.
Roland E. schrieb:> Es ist richtig, dass die Zellen immer besser werden. Aber was nutzt das,> wenn Konfektionierer wie VARTA die Samsung-Zellen nicht sauber> selektieren und zum Teil unterschiedlich alt/geladen in einen Pack> schweißen.
Dann gilt die geringste Kapazität ist eben auch die Kapazität des
Gesamtpacks.
Da ändert auch das balancing nix dran.
ACDC schrieb:> Dann gilt die geringste Kapazität ist eben auch die Kapazität des> Gesamtpacks.> Da ändert auch das balancing nix dran.
Das ist nicht unbedingt richtig. Es stimmt für "verlustbasiertes"
Balancing, also im einfachsten Fall eine Art Z-Dioden parallel zu den
Zellen. Bei einem "ladungsausgleichbasierten" Balancing, wie der TO
vorgeschlagen hat, oder wie es mit aktiven Schaltwandlern gemacht wird,
gilt es nur dann, wenn der Ladungsausgleich nicht schnell genug
stattfindet. In Kraftfahrzeugen stelle ich mir das als in der Praxis
nicht mehr möglich vor, aber bei viel größeren Lade- und Entladezeiten
wird es machbar sein.
Beispiel 7660 als "Balancer": Eingang (V+) an einer Li-Zelle, Ausgang
(V-) an einer zweiten. Ohne dass die zweite überhaupt direkt geladen
wird, wird sie über den DC/DC-Wandler doch irgendwann voll. Bei kleinen
Strömen bleibt sie das auch, da braucht man sie auch gar nicht - es
reicht ein Kondensator.
Dieter D. schrieb:> Beispiel kapazitives Balancing mit Baustein:
Richtig. Mit so einem Baustein ist kein Blumentopf zu gewinnen. Macht
man aber eine eigene Schaltung, bei der die Bahnwiderstände der FETs im
mOhm statt im Ohm-Bereich liegen, zusammen mit wirklichen low-ESR
Kondensatoren, kommt man leicht auf die 1000-fachen Ströme bei gleichen
Differenzspannungen, wobei der Eigenverbrauch vermutlich
schlimmstenfalls um den Faktor 10 steigt. Aber für Kraftfahrzeuge reicht
das immer noch nicht.
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:> Aber für Kraftfahrzeuge reicht das immer noch nicht.
Glaube Du solltest Dir das einmal im Netz suchen:
Cascaded High-Voltage-Gain Bidirectional Switched-Capacitor DC–DC
Converters for Distributed Energy Resources Applications von Song Xiong
Member, IEEE and Siew-Chong Tan Senior Member, IEEE.
Aber warte mal ab. Nachdem es reiche zur Entlastung während des Fahrens
1% der Kapazität umzuschaufeln und während des langsameren Ladens über
Nacht nur noch 2-3%, weil es in der Zellenentwicklung weiter geht, liegt
Helge gar nicht so weit weg. Die Langzeitzuverlässigkeit der
Kondensatoren dürfte noch eine kleine Herausforderung sein.
Dieter D. schrieb:> Aber warte mal ab.
Brauche ich nicht... ;-) Es stimmt ja, bei Kraftfahrzeugen muss ja weder
der maximale Lade- noch der Entladestrom "gebalanced" werden. Höchstens
so viel, wie die Zellen unterschiedliche Kapazität haben, und selbst
wenn das nicht ganz erreicht wird, hört die Ladung oder Entladung halt
etwas zu früh auf. Und bei weniger als Vollast (Stadtverkehr, z. B.) ist
es sowieso entspannter. Da war ich wohl etwas zu pessimistisch.
Bentschie (Gast)
>Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:>> Nein, das ist es nicht. Im Gegenteil: Bei d(ein)em C-Balancing wird die>> Ladung mit minimalen Spannungsdifferenzen von einer Zelle in die andere>> übertragen wird - es geht vielleicht nur um mV - und da wird überhaupt>> nicht viel verheizt>Äh, das ändert doch überhaupt nichts. Die Theorie sagt, das du mit der>Methode 75% der aus der entnommen Leistung aus der "vollen" Zelle>verheizt und nur maximal 25% in der "leeren" Zelle ankommen. Wenn du nur>wenig Energie entnimmst, wird nur wenig verheizt. Nütz aber auch nix.>Das hat schon seinen Grund, warum es switched capacity Wandler nur für>kleine Leistungen gibt. Der Wirkungsgrad ist einfach sauschlecht.
Der ist überhaupt nicht schlecht, wenn es um das Ladungspumpenprinzip
geht. Diese Aussage stammt noch aus alten Zeiten, als es noch keine
wirklich niederohmigen Bauteile gab (Mosfets und Kondensatoren).
Ansonsten kann der Wirkungsgrad auch bei höheren Strömen sehr hoch sein.
Was aber den Unterschied zum Balancing macht, ist, daß unser "Nutzstrom"
beim Balancing nicht auf Höhe der Nutzspannung fließt, sondern nur bei
ein paar (zehn/hundert) mV Differenz. Und davon entsteht der Verlust. Im
Vergleich zur Gesamtkapazität bzw. Energie des Lipo ist das wenig, im
Vergleich zur verschobenen Energie/Ladung ist das aber viel.
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) (Gast)
>Bentschie schrieb:>> Die Theorie sagt, das du mit der>> Methode 75% der aus der entnommen Leistung aus der "vollen" Zelle>> verheizt und nur maximal 25% in der "leeren" Zelle ankommen.>Diese Theorie gilt dann und nur dann, wenn eine Zelle leer und die>andere voll ist. Sie gilt nicht, wenn die Spannungsunterschiede geringer>sind. Der Wirkungsgrad steigt mit fallender Differenzspannung.
Die Theorie stimmt immer, egal ob volle oder leere Zelle. Relevant hier
ist die Differenz zw. beiden, die in die Verlustrechnung eingeht. Und
das gilt für eine klassische Ladungspumpe genau so, die man bei
entsprechender Niederohmigkeit auch für etliche Ampere bei geringen
Verlusten designen kann.
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:> In Kraftfahrzeugen stelle ich mir das als in der Praxis> nicht mehr möglich vor, aber bei viel größeren Lade- und Entladezeiten> wird es machbar sein.
Und welche Anwendung wäre?
Pedelec sicher nicht.
Modellbau auch nicht.
Beim Rest ist wohl zu verschmerzen, wenn man ein paar % fehlen.
Wie immer. Es ist schon alles gesagt, nur nicht von jedem.
Und einen Fall zu konstruieren, wo das so wäre.....
Man kann natürlich in einen Wecker einen 10S Lion Akku einbauen, wo es
helfen würde...
Ladungspumpe ist verlustbehaftet, daran hatte ich nicht gedacht. Das
wird leider auch nicht besser mit kleineren Innenwiderständen, sondern
nur mit mehr Bauteilen: Es braucht eine zusätzliche Induktivität, damit
baut das ganze aber größer als ich dachte.
Funktion: die MOS-Schalter legen den Kondensator über die Induktivität
an eine Zelle. Strom baut sich auf, der Kondensator wird mit dieser
Energie geladen. Das ganze muß Zeit haben, in Ruhezustand überzugehen.
Dann kann stromlos ausgeschaltet werden und der Kondensator an die
nächste Zelle geschaltet werden. Damit entfallen die bösen
Umschaltverluste, allerdinge kostet auch das Einschwingen des LC-Kreises
etwas Energie.
Helge schrieb:> Es braucht eine zusätzliche Induktivität,
Die ist schon als parasitäre Leitungsinduktivitäten und
Kondensatorinduktivität bereits vorhanden. Um das Schwingen zu
verhindern schlägt man zwei Fleigen mit einer Klappe, indem der
schaltende Mosfet zugunsten kleiner Gatekapazitäten nicht so niederohmig
ausgeführt werden braucht.
Eine andere Variante wäre noch die Auslegung auf den halben oder viertel
Widerstandswert des aperiodischen Grenzfalles. Dabei hätte der induktiv
verursachte Überschwinger etwa 50% mehr als das Spannungsdelta. Z.B. C
habe 4.0V wird an Zelle 4.1 auf 4.15V aufgeladen. Entlädt sich an Zelle
4.0V bis auf 3.975V. Das Spiel läßt sich auch fortsetzen, so dass es zum
Aufschwingen käme. Das wäre der Übergang zum Sepic, bzw. Zeta-Wandler
mittels parasitärer Speicherspulen. Allerdings wäre das auch mit viel
Störstrahlung durch den Wandler verbunden.
Dieter D. schrieb:> Z.B. C> habe 4.0V wird an Zelle 4.1 auf 4.15V aufgeladen. Entlädt sich an Zelle> 4.0V bis auf 3.975V.
solche Unterschiede gibt es nur bei kaputten Bänken, die ihre
Lebensdauer schon lange überschritten haben.
ACDC schrieb:> solche Unterschiede ...
Hintergrund nicht mitbekommen. Es ging dabei um eine Funktionsvariante
des Spannungswandlers darzustellen.
Ein solcher Unterschied bedeutet nicht automatisch einen Defekt von
Zellen im Pack. Aber ist ein Grund den Pack unbedingt zu pruefen auf
Fehler.
"> Aktives balancing kann höchstens wenige mA...
Das ist so nicht richtig. Die Leistungsfähigkeit wird durch die
verwendeten FETs bestimmt."
Doch ist so richtig und hat mit den Fets nichts zu tun..Wenn die
Differenz gering ist, fließt nun mal kein nenennswerter
Ausgleichsstrom..auch wen du die Zellen direkt mit einer Kupferstange
verbinden würdest, würde da kein nennenswerter Strom fließen..
Aktives Balancing ist für z.B LiFePo4 reines Marketing einen Sinn macht
es nicht
Paula P. schrieb:> "> Aktives balancing kann höchstens wenige mA...>> Das ist so nicht richtig. Die Leistungsfähigkeit wird durch die> verwendeten FETs bestimmt.">> Doch ist so richtig und hat mit den Fets nichts zu tun..Wenn die> Differenz gering ist, fließt nun mal kein nenennswerter> Ausgleichsstrom..auch wen du die Zellen direkt mit einer Kupferstange> verbinden würdest, würde da kein nennenswerter Strom fließen..>
Deswegen machen die aktiven Balancer ja auch auf stromgeregelte
Ladungspumpe. Hier[tm] werden die Zellen (bei Tests) auch bei 10mV
Differenz mit dem vollen Designstrom von 500mA umgeladen.
Kleines beispiel:
Der Balancer hat den Zweck, die unterschiedliche Selbstentladung der
Zellen auszugleichen. Streuung in der Selbstentladung sei 500% und die
Schlimmste zelle liegt bei 1mA. Der Balancer muss dann dieses 1mA
verheizen, bei einem 5S pack also etwa 10mW.
Im idle werden zellen vom Balancer jedoch nur mit 3uA belastet. Das will
ich mal sehen, dass ein Switched Cap balancer das hinbekommt.
Ladungspumpe per Boost-Converter habe ich schonmal durchdacht, da
übersteigt aber meist die ansteuerleistung den Nutzen.
Flip B. schrieb:> Der Balancer hat den Zweck, die unterschiedliche Selbstentladung der> Zellen auszugleichen.
Das kann so nicht stimmen. Welchen Vorteil würde man daraus ziehen, die
"guten" Zellen auf das Niveau der schlechten Zellen zu entladen? Der
Entladeschluss wird immer durch die geringste in einer Einzelzelle des
Reihenverbundes gespicherte Ladung bestimmt. Das Balancingsystem ist nur
beim Laden aktiv.
Traubensaft .. schrieb:> Flip B. schrieb:>> Der Balancer hat den Zweck, die unterschiedliche Selbstentladung der>> Zellen auszugleichen.>> Das kann so nicht stimmen. Welchen Vorteil würde man daraus ziehen, die> "guten" Zellen auf das Niveau der schlechten Zellen zu entladen? Der> Entladeschluss wird immer durch die geringste in einer Einzelzelle des> Reihenverbundes gespicherte Ladung bestimmt. Das Balancingsystem ist nur> beim Laden aktiv.
Mal kurz nachdenken:
Das BMS kappt die Entladung, sobald die erste Zelle in die Unterspannung
geht. Wenn jetzt vorher, während der Entladung Ladung aus den "Besseren"
in die Schlechte umgeladen wird, erfolgt die Abschaltung später. ->
Damit wird mehr Ladung aus dem Pack entnommen, als ohne Umladen.
Es ist also ein Gewinn.
Jens G. schrieb:>>Es ist also ein Gewinn.>> Ja, bei halbwegs intakten und ausgemessenen Zellen geht der Gewinn gegen> null.
Richtig. Da aber selbst ein großer deutscher Markenhersteller es
offenbar nicht hinbekommt, die Zellen eines 4S-Packs sauber zu
selektieren wird es immer einen Markt für solche BMS geben. ;-)
Roland E. schrieb:> Ladung aus den "Besseren" in die Schlechte umgeladen wird
Kommt halt darauf an, ob man von aktivem oder passivem Balancing
spricht.
frickelfreak schreibt von "verheizen" und das ergibt (wie gesagt) nur
beim Ladevorgang Sinn
Helge schrieb:> Das müßte doch auch mit einem geschalteten Kondensator machbar sein:> kleinen Supercap nehmen und reihum von einer Zelle zur nächsten> umschalten. Damit gleichen sich Spannungsunterschiede doch auch aus.> Vorteil: Es werden nicht mehr 4,2V verheizt, sondern nur noch der> Spannungsunterschied zwischen den Zellen. Das muß doch viel kleiner> bauen und viel effektiver sein.>> Weltrevolution, Denkfehler, oder wird das schon so gemacht?
Es gibt solche Schaltungen in Internet. Aber ich denke, bei Laden ist
Wirkungsgrad nicht so stark von Bedeutung, um mit solchen Kleinigkeiten
Energie zu sparen.
Traubensaft .. schrieb:> Roland E. schrieb:>> Ladung aus den "Besseren" in die Schlechte umgeladen wird>> Kommt halt darauf an, ob man von aktivem oder passivem Balancing> spricht.>> frickelfreak schreibt von "verheizen" und das ergibt (wie gesagt) nur> beim Ladevorgang Sinn
BMS ohne Heizen, lautet die Überschrift. Nebenbei bedeutet "umladen"
eben auch nicht "verheizen".
Natürlich spreche ich von einem aktiven BMS mit Ladungspumpe. Alles
andere macht keinen Sinn und ist mbMn technisch überholt.
Bert K. schrieb:>> Inzwischen ist Lixx so gut...>> Wer bzgl. Balancing LiIon und LiFePo in einen Topf wirft, hat von der> Materie keine Ahnung. Aber hier saugt sich ja jeder Dummi was aus den> Fingern.
Und wo soll der Unterschied sein ausser dass die meisten nicht verstehen
dass bei LFP gleiche Spannung nicht gleichen Ladungszustand bedeuten
muss.
Bei guten Zellen aus anständiger Fertigung muss man heute kaum noch
balancen, egal ob NMC, NCA oder LFP.
