Warum Akku Balancing auf 100% SoC aller Zellen?

Bei einem System Deiner Vorstellung müsste das BMS die aktuelle max.-Kapazität jeder Zelle/Zellpaarung kennen. Das gesamte BMS würde sich reichlich komlexer gestalten und müsste gleichzeitig auch das anders konstruierte Netzteil steuern können.

Sicher das es nicht gemacht wird? Oder ist es nur nicht erkennbar weil der Balancerstrom zu niedrig im Vergleich zum Ladestroms ist?

M. E. schrieb:

Was ist der Grund, dass man das nicht macht?

Weil man nur die Nennkapazität einer Zelle und nicht die reale beim Zusammenbau kennt. Sowohl die 10Ah-Zellen als auch die mit 8Ah haben einen SoC von 100%, den die eine früher erreicht als die andere.

Ralf X. schrieb:

Das gesamte BMS würde sich reichlich komlexer gestalten und müsste gleichzeitig auch das anders konstruierte Netzteil steuern können.

Ein halbwegs intelligentes BMS muss eh die Zellspannungen der Reihenschaltung messen. Dafür gibt es inzwischen auch "wunderschöne" ICs, die man je nach Batterieaufbau auch kaskadieren kann, wenn notwendig.

M. E. schrieb:

Warum wird das eigentlich so gemacht?

Weil es, wie Ralf schon gesagt hat, eine Frage der Komplexität ist. Schau mal eine SOC-Spannungskurve an. Je steiler die Kurve, desto einfacher das Erkennen der Unterschiede, desto einfacher das ganze System. Am steilsten ist die Kurve bei (nahezu) 100% SOC und leer. Da auf leer balancen nicht geht (sonst ist die gefahr der Tiefentladung zu hoch) macht man es bei 100% SOC.

Simi S. schrieb:

auf leer balancen nicht geht

außerdem würden die Zellen dann beim Laden wieder auseinanderdriften und am Ende wieder unbalanciert sein.

M. E. schrieb:

Warum wird das eigentlich so gemacht?

Weil es das einfachste ist ?

M. E. schrieb:

man die guten im Bereich von 0-80% nutzen, die schlechte von 0-100%

Aha, daher dein Begehr, du willst den Akku nie voll laden.

Doch, es gibt eine Reihe von BMS die bei jeder Spannungslage balancen.

Entweder der 'Spannungshalbierer-OpAmp'

1

  |

2

  +----+----+

3

  |    |    |

4

Akku1 100k  |

5

  |    |    |

6

  +----(---|+\

7

  |    |   |  >--+

8

  |    +---|-/   |

9

  |    |    |    |

10

  +-R--(----(----+

11

  |    |    |

12

Akku2 100k  |

13

  |    |    |

14

  +----+----+

15

  |

oder der Spannungshalbierer mit ICL7660

1

   +-----+--------+

2

   |    _|_ ZD5V1 | 

3

Zelle1  /_\' +----8----+

4

   |     |   | LTC660  2--+

5

   +-----+---3 ICL7660A|  C

6

   |    _|_  | MAX1044 4--+

7

Zelle2  /_\' +----5----+

8

   |     |  ZD5V1 |

9

   +-----+--------+

oder dasselbe mit Schaltreglern für höheren Strom.

Aber das funktioniert nur bei LiIon/LiPoly Akkus, nicht bei LiFePO4, die können nicht sinnvoll halbvoll gebalanct werden.

Im Endeffekt ist ein Balancing nur nötig, wenn beim Vollladen eine Zelle A zuerst 4.2V erreicht und beim Entladen eine andere Zelle B zuerst unter 3V geht. Nur dann verringert das die entnehmbare Kapazität und nur A und B müssen dann umgeladen werden, vor allem A entladen weil aufladen per ICL7660 ja schwieriger ist. Daher ist die Entladestrategie vollkommen in Ordnung und ausreichend.

Nur weil irgendein Endbenutzer auf irgendeiner wirren Internetseite gelesen hat dass Zellen von 20-80% länger leben als von 0-100 (oder 20-100) und es ihm daher in seinem Geiz ein paar cent sparen wurde, heisst das ja nicht dass man nicht einige Zellen von 20-80, andere von 0-60, und eine von 40-100% benutzen kann im Akkupack. Da diese 60% Nutzung ja erst lohnt wenn damit die doppelte Zyklenzahl erreicht wird, ist das ganze höchst spekulativ. Schon der Hersteller wählt ja 4.2 oder 4.3V als maximale Ladespannung obwohl die Zellen chemisch 4.5V aushalten, weil das aus seinem Wissen das beste Verhältnis zwischen Zyklenzahl und Kapazität ergibt. Dass nun einzelne verirrte Internetnutzer meinen es besser zu wissen als der Fachmann, nun ja, Einige Verirrte gibt es immer.

M. E. schrieb:

Bei allen Akkus die mir bisher unterkamen

Was ist die Bandbreite? Von 3S Bosch Bohrmaschinenakku bis 200S HV-Akku aus einem BEV? Es gibt verschiedene Ansätze. In Fahrzeugen wird meist ab 85% gebalanced, da die Balancing Ströme meist nur um die 100-500mA liegen und natürlich umso höher ausfallen, je höher die Zellspannung ist. Das BMS kennt da aber auch die Kapazität jeder Zelle und kann gezielt eingreifen.

M. E. schrieb:

Bei allen Akkus die mir bisher unterkamen, wurde das Balancing immer so gemacht, dass alle Zellen auf 100% SoC sind. Warum wird das eigentlich so gemacht? Wäre es nicht für die Zellen besser, wenn bei niedrigem SoC, z.B. 10% gemacht wird?

Mal angenommen man hat einen Akku mit 10 Ah Zellen, alle haben 10 Ah, eine hat 8 Ah. Wenn man jetzt auf 10% balancen würde, könnte man die guten im Bereich von 0-80% nutzen, die schlechte von 0-100% und hätte von allen 8 Ah nutzbar. Nur mit dem Unterschied, dass die guten Zellen auf niedrigerem SoC wären und damit länger leben würden.

Was ist der Grund, dass man das nicht macht? Weil eh die schwache Zelle eh früher sterben wird und der Akku dann eh kaputt ist? Oder weil durch die niedrigere Spannung der guten Zellen dann die Gesamtenergie etwas niedriger wird?

Das BMS wäre auf jeden Fall deutlich komplexer. Und der schwächste Akku stirbt eh zuerst und dann ist der ganze Pack für die Tonne. Die gesteigerte Lebensdauer bei 0-80% gegenüber 0-100% bzw. vielleicht eher 10-80% gegenüber 10-95% müsste auch mindestens für die konkrete Akkuserie quantifiziert sein. Neue Daten fürs Balancing gäbe es auch immer erst, wenn der Akku nahe 0% SoC kommt. Solange der Akku immer zwischen so 20-80% rumdümpelt merkt man dann gar nicht zuverlässig, dass der inzwischen (auch) nur noch 85% Nennkapazität hat.

Das ganze lohnt sich sicher nur, wenn die Einzelzellen (bzw. mindestens Teile des Gesamtakkus) gut wechselbar sind. Also irgendwas ab mindestens E-Auto bis Großspeicher im Netz (von Bastelprojekten mal abgesehen).

Da würde ich als Autobauer dann aber eher nach ner Lösung suchen, das schlechte Akkumodul (Einzelakkus gibt's da nicht) zu überbrücken, damit es mit reduzierter Leistung noch weiter geht und so es denn überhaupt erwünscht ist. Und für den Großspeicher machts auch eher Sinn, alles auf max. (ggf. auch nur 95) zu laden und für schlechte Akkumodule ne Überbrückungsmöglichkeit im Betrieb zu haben.