Balancer für LiFePo

[itchy]

Hallo alle,

im Sommerloch möchte ich eine billige Strominsel in Betrieb nehmen. Wechselrichter ist da, Solarpaneele liegen beim Nachbarn ein paar Aussortierte, Akkus möchte ich 8 Stück Winston (200Ah) Lithium Eisen Phosphat Zellen zu 24V verbinden.

Als Balancer finde ich allen möglichen teuren Schnickschnack mit Bluetooth, Wifi, CAN-Bus-Steuerung fürs Ladegerät und weiteren unbenötigten Stromdieben.

Kennt jemand von Euch eine günstige Lösung die die Zellenspannung überwacht, ggf Überspannung verbrät und bei gewaltiger Schieflage Alarm gibt bzw ein bistabiles Relais abwirft?

VG,
Holger

[Bastelbruder]

LiFePO braucht keinen Balancer. Alles Schlangenöl!
Beim ersten Mal sollten die Zellen ungefähr auf gleichen Ladestand gebracht werden. Was ich vielleicht einbauen würde ist eine Einzelzellenüberwachung (siehe Fingerwiki).

[Anse]

LiFePO braucht keinen Balancer. Alles Schlangenöl!

Wieso bauen professionelle BMS Entwickler dann welche ein?

[ch_ris]

Ich hab in zwei Motorrädern 4 einzelzellen ohne balancer. Einmal im jahr guck ich nach, bisher ohne Schieflage. Ich achte lediglich auf die Ladespannung

[itchy]

Danke, aber ohne Balancer möchte ich das nicht betreiben. Auch manuelles balancen ist keine Option da das Ganze immer mal wieder unbeaufsichtigt ist...

kennt jemand was passendes?

[zauberkopf]

Andere Frage : Wie hoch ist denn der Ladestrom, und ggf entladestrom ?
In China gibts günstige Balancer und ganze BMS...
Ich habe hier in der Funkbox den 2. Selbstbaubalancer drin. Der erste hatte einen designfehler.. der fing an zu schwingen, und hat einzelne Zellen tiefentladen.
Der 2. Ist mit reichelt Bauteilen bestückt. Ziemlich einfach. verbrutzelt so 100 oder 300mA weg.. weis ich nicht mehr, müsste ich nachschauen.. lässt sich aber mit entsprechenden Lastwiderständen auch pimpen.

Kennt jemand von Euch eine günstige Lösung die die Zellenspannung überwacht, ggf Überspannung verbrät und bei gewaltiger Schieflage Alarm gibt bzw ein bistabiles Relais abwirft?

Das müsstest Du wenn dann mit einem 2. Komperator lösen...
Der erste Balanciert... sagen wir mal ab 3,5V der 2. reagiert ab 3,7V.
Das ganze dann auf nen Optokoppler.. der dann ein Relais schaltet.
Das ganze mal 8 ... (also.. bis auf das Relais.. )
macht bestimmt keinen Spass..

[Bastelbruder]

Ich sag nochmal: Schlangenöl! Guck mal in die Wikipedia, da sind zwei Typen genannt: Passive- und aktive Balancer.
Die von Sperzialirsten im Modellbau erfundene Mimik (passives balancing) bringt genau nix. Außer daß alle besseren Zellen unnötigerweise gaanz voll gepumpt werden und weiterhin die Zelle mit der geringsten Kapazität die entnehmbare Gesamtkapazität bestimmt. Das Volladen bis zur absoluten (von diversen Generalimporteuren auch in betrügerischer Weise nach oben veränderten) Ladeschlußspannung bringt außer beschleunigter Alterung nix.

Einzig mit aktiven Balancern, wo die schwächste Zelle von den Umliegenden gestützt wird, läßt sich der Tod der kranken Zelle etwas hinauszögern und vielleicht ein einstelliger Prozentteil höhere Gesamtkapazität entnehmen. Mit einem Riesenaufwand.

Die professionellen BMS-Entwickler entwickeln genau das, was die Kundschaft verlangt. Und in Sachen Lithium waren die Modellbauer mit ihrem ständigen Verlangen nach noch mehr Kapazität die ersten, die solche Akkus vorbei am Consumermarkt gehandelt haben. Die haben dummerweise den Balancer verbrochen.


Nochmal: eine Überwachung aller Zellen auf ihre Entladeschlußspannung finde ich absolut notwendig, es muß vor Allem verhindert werden daß der Akkuschraubbär-Anwender nach Eintreten des Leer-Signals noch eine einzige Schraube "das geht noch" verwürgt. Leer ist leer, da gibt es keine Diskussion!

[bastelbjoern]

ich würde minimal und Maximalspannung der einzelnen Zelle überwachen. meldet sich eine Zelle =alles aus
dann kann auch nix hochgehen.

[o_christoph_o]

Für LiFePo4 gibt es einige günstige BMS. Ich hab eins für 100A unter 10€, allerdings ohne Balancing. Balancing ist hier wie du schon gemerkt hast ein heikles Thema

Ich würde keinen Akku ohne bauen.

Bei den Winston scheint es oft so zu sein, dass oft mehr Kapazität haben als angegeben, bis zu 15% hab ich gelesen, aber dafür auch in der Kapazität ziemlich streuen. Dadurch haben die Akkus unterschiedliche Füllstände. In einer idealen Welt wäre das kein Problem, denn wenn man alle auf 3,5V formatiert und die den Akku entlädt, dann knipst das BMS die Batterie ab, wenn die Zelle mit der wenigsten Kapazität am unteren Limit ist. Die andern sind währendessen noch bei gesünderen Spannungen.

Wie man weiss, verschleissen Akkus schneller, wenn man in die Spannungsextreme geht. D.H. also, dass die Batterien mit mehr Kapazität langsamer altern, da diese die tiefen Spannungen nicht erreicht. Also wird das Problem schlimmer. Am Anfang ist das nicht so schlimm, denn wenn du 200Ah aus allen Akkus herausholst, und 10h lang 20A wieder reinpumpst, sollten alle wieder bei derselben Anfangsspannung sein. Da die schwächsten Akkus aber stärker gestresst werden nimmt deren Kapazität schneller ab. Also werden die mit der Zeit, wenn durch alle Zellen 20A fließen, die Schwächsten irgendwann zuerst die 3,6V Schlusspannung erreichen und die besseren nicht. Somit kommt ein neuer Effekt hinzu, die unterschiedliche Maximalspannung verstärkt den Alterungseffekt auch auf der anderen Seite der nutzbaren Spannung.

Dazu hat man das Problem, dass sehr viele billige BMS eine zu hohe bzw. zu niedrige Abschaltspannung haben. Da muss man aufpassen. Viele bei ebay haben 3,9V Abschalspannung. Unter 3,75V gibt es kaum was. Und das ist bekloppt. Klar können LiFePo4 das ab, aber glücklich sind die nicht damit.

Dazu pumpst du über 3,45V kaum noch Energie da rein, es bringt nix. Und alles über 3,6 tut dem Akku weh.

Manche Versuchen dass zu kompensieren, indem sie die Gesamtladeschlusspannung auf Zellenanzahl*3,45 stellen. Das nützt aber nix, wenn die Zellen unterschiedliche Kapazität haben und auseinanderlaufen wegen unterschiedlicher Alterung. Ohne Balancer landen die Schwachen Zellen dann durch den selbstverstärkenden Effekt unterschiedlicher Alterung immer gegen die BMS-Grenze. Hab ich auch bei meinen Kameraakkus beobachtet.

Bei einigen ist es bei den großen Winstons zu Kristallbildungen am Ventil gekommen. Ich glaube dieser Thread ist interessant für dich:
https://www.photovoltaikforum.com/threa ... 0#p1511255
Interessant ist der Beitrag von Antellin. Der hat 200Ah-Akkus. Innerhalb eines Jahre ist die gemessene Kapazität von 171Ah runter auf 123Ah . Dann hat er die Balanciert und danach ist die Kapazität wieder rauf auf 146Ah.
Auch ein anderer User wird nach seinen Erfahrungen nur noch BMS mit Balancern kaufen.

Mein Ideales BMS würde die Zellen nur bis 2,8 und 3,55V zulassen und ab 3,5V mit Balancen anfangen. Ist aber echt schwer zu finden. Alleine Schutzschaltungen mit 3,6V sind nicht zu finden. Ich hab nur einen IC gefunden, der immerhin 3,65V/2,5V hat, den HY2112-HB. Ist aber nur als 3000er Rolle in China zu bekommen. Ich hab den Hersteller angeschrieben und nach Quellen gefragt, aber der hat nicht geantwortet.

Balancer kann man bei so großen Zellen auch pro Zelle realisieren. Dass habe ich mit meinen 100Ah-LiFePo4-Tüten vor. Ich habe diese hier gekauft:
https://www.ebay.de/itm/Balancer-Balanc ... 3031204589
Immerhin 370mAh und 3,6V. Dazu habe ich ein 50A-BMS mit 2,0V / 3,75V Abschaltspannung besorgt. Ist nicht optimal, aber was anderes ist echt schwer zu finden. Ich überlege schon in den sauren Apfel zu beissen, die 3000er Rolle HY2112-HB bestellen und ein BMS selber machen. Oder andere Boards mit dem IC umrüsten.

Das Angebot an IC und BMS bei LiFePo4 leider noch nicht so dolle ...

Noch ein Thread zu den Winston-Kristallen:
https://www.wohnmobilforum.de/w-t121910.html

[zauberkopf]

Das Angebot an IC und BMS bei LiFePo4 leider noch nicht so dolle ...

Stimmt so nicht. mcp65r41 gibts bei reichelt.
Den kannste dann so einstellen, das er von NiCD bis Lipo alles balanciert..

[daruel]

die 3000er Rolle HY2112-HB bestellen

Also so schwer sind die nicht zu finden, wenn es die richtigen sind
https://www.yousun.org/product/hy2112-h ... tection-ic
https://de.aliexpress.com/item/32872583495.html

[E_Tobi]

Die von Sperzialirsten im Modellbau erfundene Mimik (passives balancing) bringt genau nix. (...)
Nochmal: eine Überwachung aller Zellen auf ihre Entladeschlußspannung finde ich absolut notwendig

Sehe ich auch so. Die Verbrat-Balancer machen das ganze eigentlich sogar noch schlimmer, weil so garantiert ist dass die schwächste Zelle als erstes abschmiert (Edit: was u.U. am Spannungsverlauf schwer zu sehen ist, bei mehreren Zellen in Reihe).
Das Problem ist hier aber, unterm Flug kann man ganz schlecht den Akku entlasten, vor allem bei Multikoptern. Wenn man sich von der Kapazität her verschätzt, oder anderweitig nicht drauf achtet, ist man plötzlich am unteren Rand des Akkus. Ist mir auch schon passiert. Dann muss er durchhalten bis das Modell sicher ist...
Ich hatte deshalb einen aktiven Balancer entwickelt, mit einem Algorithmus der die Zellen am unteren Ende zusammenbringt und dafür sorgt dass das Pack zwar oben raus nicht 100% Kapazität kriegt, weil die stärksten Zellen dann auch nur zu füllen sind bis die schwächste ihre Ladeschlusspannung hat, aber dafür bei der Entladung nicht die schwächste Zelle plötzlich spannungsmäßig "abstürzt" und den ganzen Pack limitiert.

Das fand ich schon durchaus sinnvoll. Davon abgesehen habe ich im Zuge der Entwicklung beobachtet dass Lipo-Zellen in Serie immer etwas vom idealen "In Reihe laden und entladen bedeutet konstantes Q für alle" abweichen...manche hatten, vor allem nach Entladung mit sehr hohen Strömen, immer die Tendenz wegzudriften...

(Edit: Vergessen die Eingangsfrage zu beantworten: Nein, ich halte diese billigen Balancerschaltungen alle für eher untauglich. Da bringt eine einfache Kontrolle/Spannungsvergleich in meinen Augen mehr. Das Problem ist hier aber dass sich LiFePo wegen der Hysterese spannungsmäßig nur ganz schwer vergleichen lässt. Das würde ich wenn dann ausschließlich dann versuchen, wenn schon längere Zeit entladen oder geladen wurde. NICHT mittendrinnen, irgendwann, sonst kommt u.U. Unsinn raus.)

[itchy]

Hallo,

sorry für meine späte Rückmeldung und vielen Dank für die ausführlichen Antworten!

ob Schlangenöl oder nicht - ohne Balancing traue ich mich nicht das Ding zu betreiben.
Maximaler Lade- sowie Entladestrom liegt bei ca. 1C ~ knapp 200A.
Normale Nutzung wird aber nur bei 10% dessen liegen.
Max Entnahme wenn ich externe Verbraucher mit dem Wechselrichter versorge oder mit dem Notstromer laden muss.
Beides ist im Normbetrieb nicht vorgesehen.
Daher würde es mir auch ein BMS tun das deutlich weniger Strom verwaltet. Bei obigen Extrembedingungen wäre ich zugegen und könnte eine Warnung des BMS manuell abfangen.

Danke für die Links zu den Komparatoren / Zellüberwachungschips.
Ich würde lieber eine Lösung kaufen als Bauen.

@Christoph: wie hast Du denn das günstige BMS mit dem Balancing verbunden? Das Balancing würde bei starker Schieflage auf den Fehler hinweisen bzw. abschalten - die Balancer nivellieren davon unabängig die Einzelzellen? Wäre schön wenn Du mir da ein paar Zusatzinfos geben könntest

Viele Grüße,
Holger

[o_christoph_o]

@Christoph: wie hast Du denn das günstige BMS mit dem Balancing verbunden? Das Balancing würde bei starker Schieflage auf den Fehler hinweisen bzw. abschalten - die Balancer nivellieren davon unabängig die Einzelzellen? Wäre schön wenn Du mir da ein paar Zusatzinfos geben könntest

Die sind noch nicht verbastelt, das Projekt wartet noch. Aber die Balancer von dem Link sind Einzelzellenbalancer. Die kommen einfach zwischen Plus und Minus an der Batterie. Das BMS verbindest du ganz normal nach Plan, parallel dazu. Hier ist exemplarisch so ein Einzelzellenbalancer zwischen die Pole geklemmt:
https://www.i-tecc.de/shop/media/image/ ... ncer_2.jpg
Das BMS trennt die Batterie, wenn die Spannung der einzelnen Zellen die Grenzen über- oder unterschreiten. Der Balancer schaltet sich bei 3,6V parallel.

Wenn du also ein BMS mit 3,75V Abschaltspannung hast, dann fängt der Balancer der Zelle, die wegen größtem Innenwiderstand oder kleinster Kapazität die 3,6V zuerst erreicht, 375mA des Gesamtladestroms an der Zelle vorbeizuleiten. Wenn du also 3A Ladestrom hast, werden die anderen Zellen mit 3A geladen, die eine mit aktivem Balancer aber nur mit 2,625A. Macht bei 20A natürlich nicht so viel aus, aber wenn man von Anfang an nach dem Formatieren immer mit so einem Balancer lädt, driften die Zellen gar nicht erst so stark auseinander, dass man einen fetten Balancer braucht. Insofern macht der Balancer mit 375mA auch bei großen Packs Sinn.

[o_christoph_o]

die 3000er Rolle HY2112-HB bestellen

Also so schwer sind die nicht zu finden, wenn es die richtigen sind
https://www.yousun.org/product/hy2112-h ... tection-ic
https://de.aliexpress.com/item/32872583495.html

Ah ok, dann hat sich die Versorgungssituation mittlerweile gebessert. Allerdings hab ich noch nie bei Ali gekauft. Danke für den Link.

Stimmt so nicht. mcp65r41 gibts bei reichelt.
Den kannste dann so einstellen, das er von NiCD bis Lipo alles balanciert..

Hmm .. interessant .. Komparator mit eingebauter Referenz. Klar, sehr flexibel, aber auch deutlich mehr Beschaltung. Die meisten LiFe Balancer schalten sich bei 3,6V ein und haben ne Hysterese bis 3,4 bzw. 3,5. Das ist auch wichtig, denn selbst wenn man einen vollintegrierten Balancer-IC mit Hysterese hat schalten die sich permanent ein- und aus je nach Ladestrom. Das ist ein ständiges Geblinke, weil die Zellenspannung bei zuschalten der Last sofort etwas einbricht und gerne die untere Schwelle direkt wieder unterschreitet. Wenn man keine Hysterese hat, muss das ne relativ hochfrequente Schwingung ergeben.

Ich hab den Balancer im Einsatz für ein 4S1P 18650-Pack:
https://www.lelong.com.my/lifepo4-12v-4 ... -Std-P.htm
die Frequenz, mit der dieser ein- und ausschaltet ist immerhin gut sichtbar:
https://www.youtube.com/watch?v=XbOrUge01hg
Ab 23sec. sieht man wie die sehr munter binken. Wenn die Spannung dann weiter steigt leuchten die durchgängig, vermutlich, weil die untere Grenze nicht mehr erreicht wird.

Ich stelle mir bei deinerm IC die äußere Beschaltung recht aufwendig vor, wenn man eine Hysterese einbauen will. Wie hast du das gemacht? Oder hast du da nen Kondensator als Ausschaltverzögerung genommen?

Was hast du an Widerstandswerten beim Spannungsteiler? Das muss ja ein guter Kompromiss aus Spannungsgenauigkeit und Ruhestrom sein.