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laanger 4x4
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Hallo

ich hänge mich da mal an
verschoben vom Mod aus o-m-m-p-bitte-um-prüfung-energie-konzept

Es wird ja immer wieder mal kommmuniziert, daß es den LiFeYPo4 Zellen nicht schadet
wenn sie nicht ganz vollgeladen werden.
Weiß jemand wieviel Kapazität weniger ein Akku aus 4 Winston Zellen 100 Ah (Ladespannug 14,6V)
wenn er nur mit Ladegeräten für Bleiakkus (hochladen bis 14,2V - Erhaltungsladung 13,8V)
bzw. Solar-Längsreglern (13,8V), geladen wird, speichern kann?

Bei den LiFeYPo4 Winston Zellen wird außerdem behauptet,
daß sie im Gegensatz zu den kleinen LiPo-Akkus (Handy) nicht brennen können,
und daß man sie im Gegensatz zum Bleiakku ganz entladen kann
die meisten großen Stromverbraucher im Wohnmobil haben eine Unterspannungsabschaltung
wenn sich dann noch das Ladegerät auf die gewünschte Ladeschlußspannung einstellen läßt
Wie wichtig/sinvoll ist dann die die umfangreiche Sicherheitsausstattung die das BMS bietet bestehend aus
Ãœberlast Ãœber und Unterspannugs und Temparatur(finde ich noch am Sinnvollsten)abschaltung?
Balancer ist natürlich notwendig, aber die gibt es ja um kleines Geld.
sind die Dinger doch empfindlicher als Bleiakkus?

und noch eines
kann ich z.B. 2 oder sogar mehr Winston Blöcke, bestehend aus je 4 Zellen
natürlich überall den Balancer drauf, parallel schalten.
Müßte doch gehen, oder gibt es da irgendwelche Bedenken?

viele Grüße
herbert

Zuletzt bearbeitet von juergenr; 24/11/2017 22:05. Grund: Herbert ich gönne dir einen eigenen Faden - dann kann Hans-Joachim seinen selber weiter füllen
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Dauerbrenner
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Hallo Herbert,
Was du berechnen willst ist die Ladung (die Kapazität ist die Möglichkeit der Ladung): die maximale Ladung ist nach deinen Angabe 100 Ah x 14,6V = 1460 Wh.
Wenn du nur bis 13,8V lädst, verringert sich die Ladung um die Differenz der geringeren Spannung: 100 Ah x (14,6- 13,8)V = 80 Wh. Du verlierst also rund 5% an möglicher Ladung.

Wie wichtig Sicherheitsschaltungen sind, ist immer eine Ermessenssache und deshalb nicht pauschal beantwortbar.
Extreme: a) wenn ich den Akkuzustand regelmässig kontrolliere brauche ich weniger Schutzschaltung
b) ich verlass mich blind auf das Funktionieren: dann sollte ich Ãœber- und Unterspannungsschutz haben und die Zellen einzeln überwachen.

Empfindlicher ? Was meinst du damit? Zumindest bei der (Tief-)Entladung sind diese Winston-zellen wesentlich toleranter als Bleibatterien.

Eine Parallelschaltung sollte möglichst vermieden werden, denn wenn eine der Batterien defekt wird (und sich tiefentlädt), folgt unweigerlich die Schädigung der anderen durch die Parallelschaltung.
Das ist jetzt bei der wesentlich höheren Ladezyklen der Winstonbatterien unwahrscheinlicher, dafür ist der Schadensfall auch einiges teurer.
Es gibt aber auch Anwendungen (Anwender) wo das in Kauf genommen wird. Wichtig ist dabei, möglichst gleiche Batterien (Herstellung, Zustand) einzusetzen und die Parallelschaltung (+ zu+, - zu -) mit gleichen Kabellängen und Querschnitten durchzuführen.
Ich persönlich vermeide sowas

Gruß
Erich



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laanger 4x4
OP Offline
laanger 4x4
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Hallo Erich

Dein Rechenbeispiel: geladene Energie - darauf hätte ich auch selbst kommen können :-)
(ich dachte an irgendwelche physikalischen oder chemischen Vorgänge)

Empfindlicher: ich dachte warum die vielen Ãœberwachungsparameter des BMS

Warum Parallelschaltung: ich brauche erst mal 48V für einen Elektromotor und wollte dann
diese leichten langlebigen Akkus dann wahlweise auch im Wohnmobil bei 12 V verwenden
und da wäre dann mehr Kapazität auch kein Schaden.
mich würde interessieren, wie man so einen Defekt am Bestten erkennen kann:
welcher Zelldefekt könnte denn da auftreten: Hochohmige Zelle erscheint mir nicht gefährlich
außer, daß eben dieser Akkublock weniger bis keine Energie speichert.
das andere wäre ein Zellschluß. Da fließt dann höherer Ladestrom durch diesen Zweig und es ist trotzdem
zu wenig Spannung vorhanden. Wenn man so einen Defekt nicht lange anstehen läßt
sollte eigentlich kein größerer Schaden entstehen?
Dann also doch mit BMS, das die einzelnen Zellen überwacht?

Aber im Grunde gesehen brauche ich mir da keine besonderen Sorgen machen
gegenüber den Bleiakkus oder?

Gruß
Herbert

Zuletzt bearbeitet von herbertc; 25/11/2017 09:34. Grund: habe mich nächtens nicht mehr so richtig deklariert
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Hallo Herbert,

vor zwei Jahren habe ich mir die gesamte E-Versorgung in unserem BREMMI selbst aufgebaut. Sie besteht aus einen 12-V-Akku aus 8 Stück 200-Ah Winston Zellen mit einem BMS der Firma ECS und der gesamten Lade- und Verbraucherumgebung.
Dabei habe ich vorher viel über die Eigenschaften der Li-Zellen gelernt bevor ich mir das zugetraut habe.

Mein einfaches Fazit: Pb und Li Batterien sind von ihren Eigenschaften komplett anders und damit nur schwer vergleichbar.

Zur Notwendigkeit eines BMS ( = Spannungsüberwachung der Einzelzellen und automatische Abschaltung des Systems bei Unter- oder Ãœberspannung):
Ja ich halte bei Li-Zellen ein System welches zuverlässig die Einzelzellenspannung überwacht für unbedingt erforderlich! Warum? Li-Zellen werden sofort unwiederruflich zerstört wenn sie außerhalb ihres Spannungsbereiches betrieben werden. Aus der Ruhespannung einer Li-Zelle lässt sich im Gegensatz zur Pb-Batterie praktisch kaum auf die Kapazität der Zelle schließen. Li Zellen haben über einen sehr weiten Kapazitätsbereich eine fast gleichbleibende Spannungslage. Dagegen bricht die Spannung am Kapazitätsende extrem schnell ein. Gleiches passiert – unter anderen Vorzeichen - am anderen Ende beim Laden. Diese steilen Spannungsverläufe ereignen sich im Bereich von einer Minute (etwas mehr oder weniger je nachdem welche Ströme fließen).
Die Frage der automatischen Abschaltung beantwortet sich damit vom selbst. Wenn Du in der Zeit des steilen Spannungsverlaufes jederzeit manuell reagieren kannst – die Last oder die Ladung wegschalten kannst - brauchst Du keine Automatik, denn diese ist der teuerste Teil des Ãœberwachungssystems (12V-Gleichspannungsrelais für große Ströme).
Die Einzelzellenüberwachung lässt sich für kleines Geld realisieren, mit einem "Junsi CellLog" kannst Du bis zu 8 Einzelzellen gleichzeitig überwachen.
Ãœbrigens, jede Pb-Battereie hat ein "eingebautes BMS": --> Bei Ãœberladung steigt die Zellspannung erst mal eine ganze Weile nicht mehr weiter an da dann ein anderer elektrochemischer Prozess stattfindet, nämlich die Zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff! Pb-Batterien sind also im Gebrauch deutlich fehlertoleranter.

Ein Prozess ist am Anfang sehr wichtig. Wenn Du ein System aus mehreren Einzelzellen aufbauen willst, solltest Du diese Zellen unbedingt initialisieren (selbstverständlich brauchst Du dafür möglichst "gleiche" Zellen möglichst aus der gleichen Herstellungscharge):
Dazu wird jede Zelle einzeln (langsam mit einem "kleine" Strom, am besten mit einem Einzelzellenladegerät) bis zu ihrer maximalen Spannung (3,65V) aufgeladen. Anschließend werden allen Zellen parallel geschaltet und nochmals bis zur Ladeschlussspannung geladen. Dann lässt Du die parallel geschalteten Zellen einige Tage "ruhen". Jetzt sollten alle Batteriezellen die größtmögliche Spannungsgleichheit haben.
Damit die Spannungsgleichheit während des Betriebes der Batterie aufrechterhalten bleibt ist immer wieder ein Spannungsausgleich erforderlich. Der funktioniert eigentlich nur an Kapazitätsgrenzen der Batterie richtig gut, da sich nur hier Spannungsdifferenzen zwischen den Zellen wirklich bemerkbar machen (s.o. die Bemerkung zum Spannungsverlauf über die Kapazität).

Welche Lösung habe ich realisiert? Bei Strömen bis 30 A schaltet mein System automatisch, bei Strömen über 30 A ( direktes Laden mit der Lichtmaschine - Ströme bis zu 90/100 A - oder als Verbraucher Inverter, Winde oder Kompressor) bekomme ich "nur" eine optische und akustische Warnmeldung. Damit habe ich die Sicherheit, dass das System im (unbeaufsichtigten) Fehlerfall sich selbst schützt und ich trotzdem keine teuren Gleichstromrelais benötige.

Grüße
Arno

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Hallo Erich

Deine Leistungsberechnung verstehe ich nicht ganz und wenn ich nicht wüsste, dass Du beruflich erheblich mehr vom Fach bist als ich würde ich sagen, da stimmt was nicht. So sage ich nur erklär mir das mal genauer.

Mein Verständnisproblem ist die einfache Rechnung 100 AH x 14.6 Volt ergibt 1460 Wh und 100 AH mal 13.8 Volt gibt 80 Wh weniger.
Rechnen kann ich auch aber wenn die Batterie bei 14.6 Volt vielleicht noch 100 AH aufnimmt gilt das doch nicht für 13.6 Volt, da hört sie doch früher auf mit Ladungsannahme, oder?

Sepp

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Hallo,

....also die Rechnung kann nicht stimmen. Das würde ja heissen, dass sie bei halber Spannung noch die halbe Kapazität hat.
Entladekurve gibt es z-B. hier:
http://www.bremach-reisemobile.org/technik/technik-nach-themen/fahrzeugelektrik/lifepo-akkus
Dort sieht man, dass bei ca 12V die Batterie schon ziemlich "fertig" ist.

Tiefentladung ist auch bei LiFePo nicht empfehlenswert, Ãœber die Ladeschlussspannung weiterladen, wenn z.B das Ladegerät defekt ist würde ich auch nicht testen. Also aus meiner Sicht Unter und Ãœberspannungsschutz erforderlich.

Gruß
Reinhard

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Hallo Sepp, hallo Reinhard,

ich denke, dass Erich schon recht hat … dafuer die zusätzliche Leistung die ich bei einer Li-Zelle „gewinne“ wenn ich statt nur bis 3,50 V bis auf 3,65 V lade liegt tatsächlich im unteren einstelligen Prozentbereich, in der Praxis vernachlässigbar.

Wenn wir uns auf solch ein „Glatteisthema“ begeben ist es wichtig nur ganz exakt definierte Begrifflichkeiten zu verwenden … sonst droht … Äpfel – Birnen – Obstsalat …

ALSO:
Wenn eine Batterie „Arbeit verrichten soll indem sie Energie abgibt“ ist die Angabe der Leistung die entscheidende Größe:

"Die physikalische Größe Leistung ist die in einer Zeitspanne umgesetzte Energie bezogen auf diese Zeitspanne ... bei Gleichstrom ist die tatsächliche elektrische Leistung P (W = V*A) das Produkt der elektrischen Spannung U(V) und der elektrischen Stromstärke I(A) ..." -Wikipedia-

Die elektrische Leistung gibt an, wie viel elektrische Arbeit der elektrische Strom pro Zeiteinheit verrichten bzw. wie viel elektrische Energie in andere Energieformen umgewandelt werden kann.

Arbeit (mechanisch) ist Kraft mal Weg --> in SI-Einheiten --> N*m = J
Arbeit (elektrisch) ist Spannung mal Stromstärke --> in SI-Einheiten --> U*I = W*s = J
Leistung = Arbeit pro Zeit --> in SI-Einheiten --> N * m/s = J/s = W

Ich hoffe mit diesen Erklärungen wird das Verständnisproblem kleiner … grin

Bei der Stromentnahme aus einer Batterie - bei gleich bleibender Leistung des Verbrauchers - wird der Strom über die Entladungszeit steigen und die Spannung dabei proportional kleiner werden.

Viele Grüße
Arno

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Eigentlich halte ich mich bei Diskussion über Strom und Batterien (weil "Glatteisthema") lieber raus, weil dabei häufig Begriffe durcheinandergeworfen werden und man erstmal eine gemeinsame
Wissensbasis schaffen müsste, um die Mißverständnisse zu klären. Ausserdem halte ich mein didaktischen Fähigkeit für begrenzt.

Aber weil Herbert hier eine eindeutige Frage gestellt hat, hab ich die auch beantwortet (ist ja auch so von ihm verstanden worden, wie ich es versucht hab zu erklären).

Also erst zum Thema von Herbert: Die Reihenschaltung um 48V zu erreichen ist problemlos: da kann ja jede Zellspannung (oder auch die Gesamtspannung) gemessen werden und man hat damit eine einfache Zustandsüberwachung. Im Prinzip stellt ja jede 12V Autobatterie eine Reihenschaltung aus 6 Stück 2V- Bleizellen dar.

Bei der Parallelschaltung ist die Gesamtspannung immer das Ergebnis des Stromausgleichs, der zwischen den Einzellblöcken zwangsweise erfolgt.
Wenn du da den Zustand (also die Spannung) der einen Batterie messen willst must du jedesmal die Parallelschaltung auftrennen, das bedeutet, das eine ständige Dauerüberwachung nicht möglich ist.
Wenn eine Zelle ein Zellschluß in einem Block hat, ist die Ladespannung für die restlichen Zellen in diesem Block zu hoch und sie werden überladen. Dein Laderegler kann das nicht detektieren, denn für ihn wird
die Ladeschlußspannung nicht erreicht.
Deshalb meine Zustimmung: für den Fall der Parallelschaltung solltest du wirklich jede Zelle mit einem BMS versehen, das auch den gesamten Ladevorgang stoppen kann.
Damit bist du dann auf der sicheren Seite.
Im Gegensatz dazu könntest du bei parallel geschalteten 12V- Bleiakkus keine Einzellzellsspannungmessung ala BMS (weil die keine Anschlüsse der Einzellzellen haben) durchführen und daher ist diese
abgesicherte Art der Parallelschaltung von LiFepo-Akkus auch sicherer.
Es bleibt aber ein Problem bei einem Zellschluß: auch wenn die aktive Ladung ausgeschaltet wird, findet ein Spannungausgleich weiter statt: Dein "guter" Batterieblock wird den schlechten weiter (über-)laden.
Um das zu vermeiden müsste deine BMS-Spannungsüberwachung nicht nur die Ladespannung abschalten, sondern auch die Parallelschaltung für alle Zweige selbst auftrennen.
Dazu müsste diese Trennschaltung (Relais, MOSFET) auf die Maximallast deiner Verbrauchen möglichst niederohmig dimensioniert werden.
Diese Funktionalität gibt es meines Wissens nicht fertig zu kaufen und müsste von dir selbst ergänzt werden.

Eine mögliche Alternative:
Das Batteriesystem in Reihenschaltung bei 48V betreiben, die 12V - Verbraucherseite - über a) Spannungswandler (mit Verlusten) realisieren oder b) eine 12V-Pufferbatterie versorgen, die durch ein Ladegerät
48V -->12V betrieben wird, das auch den maximal benötigten Verbrauchsstrom für die 12V Seite liefern kann) (oder auch 36V-->12V, also eine der Batterien als Puffer einsetzen).
Bei meinem eigenen Ausbauprojekt werde ich sowas auf der niedrigeren Ebene 24V/12V versuchen.


Hallo Sepp, deine Annahme stimmt so nicht.
Ja, wenn die Batterie geladen wird und nahezuvoll ist, sinkt die Stromaufnahme immer mehr, aber das passiert auch genauso wenn du sie bei geringerer Spannung lädst.
Die 100Ah ist die Stromauaufnahmekapazität der Batterie, und diese Eigenschaft ist erstmal nahezu unabhängig von der Spannung, mit der sie geladen wird ( wenn wir nur den Spannungbereich betrachten, für den sie konzipiert ist).
Aber wir wollen ja nicht eigentlich nicht Strom aus der Batterie bekommen, sondern Leistung von der Batterie beziehen. Und die ist ja die Multiplikation des Stroms mit der Spannung.
Wenn wir also den gleichen Strom bei einen höheren Spannungsniveau in der Battereie einlagern, können wir auch höhere Leistung aus der Batterie beziehen. Begrenzt wird das durch die unterschiedlichen Eigenschaften der verschiedenen Batteriechemien, hier 14,6V vers. 13,8V Maximalspannung. Ich hoffe das ist verständlich für dich ?

Hallo Reini,
ich empfehle ja auch keine Tiefentladung sondern hab nur grob die Empfindlichkeit dieser verschiedenen Batterietypen auf Schädigungen in einem solche Fall verglichen, weil das gefragt wurde.
Die Entladekurven selbst stellen keine Angaben über die Lebensdauer der Batterie dar, nur über den Spannungsverlauf dabei. Aus der Anzahl der Wiederholbarkeit dieser Entladungungen (Zyklen) wird die mögliche
Zyklenzahl bewertet ( das wäre das Diagramm U/V über SOC / %). Da liegen Welten zwischen diesen Batterietypen.
Die Kapazität ist eine feste physikalische Größe und beschreibt wieviel Ladung eine Batterie maximal aufnehmen kann (bei Nennspannung betrachtet).
Wenn die Batterie bei halber Spannung "voll" aufgeladen wird (also bis sie keinen wesentlichen Strom mehr aufnimmt), ist sie eben nur halb geladen. Die Batterie hat trotzdem weiter die gleiche Kapazität.
Bitte die Begriffe Kapazität und Ladung nicht verwechseln !

Hallo Arno,
ja ich hab versucht, es in meinen Worten zu erklären. Ob das durch so durch Formeln verständlich wird, bezweifle ich eher

Gruß
Erich



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gemütlicher 4-Tonner
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Ja, da sind tatsächlich einige begriffliche Glatteisstellen vorhanden.

Einen begrifflichen Widerspruch will ich anhand des Lade/Entladediagramms zeigen. Diese Kurven laufen ja wesentlich flacher als bei Bleiakkus, siehe unten.

[Linked Image von up.picr.de]
Graphik aus Wikipedia kopiert

Sagen wir mal, 3,34 sei die Ladeschluss-Spannung, hier seien die 2,3 AH Ladung drin.Bei 10% niedrigerer Spannung kann man doch nicht von 10% weniger Ladung sprechen. Da ist der Akku fast leer.

Ich weiß auch, dass meine Logik hier nicht ganz stimmt und dass es an falsch verwendeten Begriffen liegt. Ich vermute, dass der Begriff Spannung das Problem ist.

Servus
Sepp

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laanger 4x4
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Hallo

Danke für die vielen Statements, die für mich schon ein wenig Licht in die Sache bringen.

@ Erich: die Anregung den Speicher auf 48V oder 36V aufzubauen und die Spannung dann auf 12V
zu transferieren erfordert doch einiges an neuer Ladeelektronik, außerdem glaube ich
daß ich aus den Solarpaneels nicht so hohe Spannung bekomme
Im Fahrzeug habe ich eben alles auf 12V - daher auch meine Frage bezüglich der Ladespannung.
ich würde gerne das alles so belassen und nur den Akku austauschen um Gewicht zu sparen
und vielleicht ein wenig an Kapazität zu gewinnen.

jetzt habe ich folgende Idee für den 12V Betrieb (2 Akkus parallel):
Es gibt von ECS das LiPro1-1, hier
das kann Balancer, Ãœber- und Unterspannung und wird jeweils auf den Pol aufgeschraubt.
Wenn ich die Steuerleitung von Ãœber- und Unterspannung gemeinsam (vielleicht über Dioden)auf ein Relais führe,
das jeweils den Zweig unterbricht in dem dieser Akkublock ist, dann könnte man die Anlage sogar mit einer
defekten Zelle weiterbetreiben, natürlich mit geringerer Kapazität - was sagt Ihr dazu?

viele Grüße
herbert

Zuletzt bearbeitet von herbertc; 25/11/2017 18:25.
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