Frage zum sogenannten "Load-Balancing" bei Akkus

[guewer]

Das ist das so genannte „Balancing“. Ein Load-Balancing kenne ich nur von Servern oder Rechnern die im Verbund arbeiten um Rechenlasten zu verteilen.

Ja, das stimmt. Der Begriff "Load-Balancing" ist mir nur rausgerutscht, weil ich "früher" (also, eigentlich liegt das erst ein paar Jahre zurück, bis wir in die Internet-Neuzeit mittels Glasfaserleitungen katapultiert wurden) so eine erbärmliche Internet-Bandbreite hatten, dass ich 2 DSL-Leitungen á 2 MBit/s bündeln musste, um größere Downloads wenigstens innerhalb einiger Stunden abschliessen zu können.

Und dies geschah... richtig, über einen sogenannten "Load-Balancing"-Router (von Linksys; der liegt jetzt noch irgendwo herum). - War trotzdem noch arschlangsam, aber was wollte ich machen.

[EEKFZ]

Habe den kompletten Thread bis hierhin gelesen. Das Wesentliche (v.a. Aktives/Passives Balancing) wurde gesagt. Daher nur ergänzend:

Aus den Beiträgen ergibt sich ja schon eine wichtige Grundaussage:
- BMS ist nicht gleich BMS. Einstellungen und Einstellungsmöglichkeiten variieren.

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a) Ist es so, dass das LB nur läuft, wenn das Akkupack am Ladegerät angeschlossen ist, und es (das LB) dann durchgeführt wird, nachdem der Ladevorgang abgeschlossen ist?
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Um ein Balancing durch das BMS auslösen zu können, muss das BMS "erwacht" sein. Dies geschieht beim Dranhängen des Ladegeräts ODER AUCH im E-Roller durch Anstecken des Batteriekabels UND "Entlade-Start", z.B. kurzes "Gas"geben. Also auch im Roller kann man bei manchen BMS-Typen Balancing des Akkus auslösen. Beim Entladen (also Fahren) macht es jedoch keinen Sinn, da die Entladeströme des Akkus durch den Arbeitsstromkreis viel höher sind als der Balancer-Strom. Also "ja": Balancing passiert beim Laden. Und noch etwas genauer: Balancing passiert am Ende des Ladevorgangs UND NACH dem Ladevorgang. (Weil viele Anwender ihr BMS nicht kennen aus fehlendem Interesse oder auch einfach weil das BMS keine Möglichkeit dazu bietet, wird daher oft pauschal empfohlen, das Ladegerät nach dem Ladevorgang einfach noch am Ladegerät - also am Netz - zu belassen, um den Balancing-Vorgang nicht vorzeitig zu unterbrechen. Diese Empfehlung ist pauschal, aber richtig.)

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b) Bei vollkommen abgeklemmtem Akku wird intern auch ein Loadbalancing vorgenommen? Oder ist das da, da nicht extern angeschlossen ist, die Funktion so lange ruht?
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Diese Frage ist gut. Es ist sozusagen "des Pudels Kern", wenn man Goethe bemühen möchte. Denn hier scheiden sich die Geister. Soll heissen: hier unterscheiden sich die eingesetzten BMS-Typen erfahrungsgemäss doch sehr. Ein gutes BMS verbraucht nur dann Strom, wenn es genügend davon gibt, d.h. wenn der Akku am Ladegerät (und damit am Netz) hängt oder der Ladestand des Akkus dies zulässt. Ein gutes BMS schaltet sich nach einer kurzen Standby-Zeit ab. Dies sind meist zwischen 30 und 180 Sekunden. Ausserdem unterscheidet es zwischen einem Standby und einem kompletten Shutdown, denn: der eigene Standby-Betrieb des BMS könnte bei einem Akku, der bereits in eine gefährliche Zone geraten ist, für NOCH MEHR Schaden sorgen. Und dies wäre dann genau das Gegenteil dessen, was sich das BMS zur Hauptaufgabe gemacht hat.

[STW]

Um den Beitrag von EEKFZ zu ergänzen:
Wird das Balancing durch simple Lastwiderstände durchgeführt, dann können diese auch längere Zeit nach dem Abstöpseln des Ladegerätes aktiv sein. Die nehmen einfach die Spannung der Zelle her und arbeiten damit.
I.d.R. ist der Aufbau simple, ein Transistor schaltet ab der Schaltschwelle der Überspannung durch und hängt damit den Lastwiderstand parallel zur Zelle. Daraus ergeben sich zwei Nachteile dieser Lösung: bei einem Platinendefekt kann es sein, dass der Transistor dauerhaft durchschaltet und damit die Zelle permanent entlädt (dauert dann keine 2 Tage aus der Erfahrung heraus ...). Der andere Nachteil ist der permanente Standby-Strom, sollte eigentlich im uA-Bereich liegen, kann aber auch (durch Defekte) etwas höher liegen im mA-Bereich.

Das war vor 15 Jahren die Lösung, die wir insbesondere beim Selbstbau verwendet haben ("es gab ja nichts anderes"), aber auch diverse Roller mit LiFePO4-Akkus wurden damit ausgeliefert, Balancerstrom gerne mal 1.5A. Irgendwo in den Tiefen des Forums habe ich mal geschrieben, was ich gerne hätte bzw. wie ein besseres BMS aussehen müßte, also so kleine Highlights wie Temperaturkompensation, Unterspannungsschutz, ..., die mittlerweile Standard in den kommerziellen Lösungen sind.

Aktives Balancing ist immer noch die Ausnahme. Da die Zellen mittlerweile besser geworden sind, liegt der Balancerstrom eher im mA-Bereich und kann trotzdem damit den Akkupack gut balanciert halten.

[dominik]

Wurde in den langen Texten schon folgende weitere Möglichkeiten genannt , die einige BMS bieten?

Balancieren erst oberhalb einer einstellbaren Spannung

Balancieren nur beim laden oder nur beim entladen oder auch bei beiden oder auch manuelles anstoßen des balancierens

Auswahl der Anzahl der gleichzeitig zu balancierenden Zellen, nur bei passivem BMS. Das aktive hat ja immer nur die Möglichkeit eine Zelle zu bearbeiten, außer es gäbe mehrere Flying Capacitor... im BMS.

[STW]

"Balancieren erst oberhalb einer einstellbaren Spannung"

Ist für E-Fahrzeuge eigentlich überflüssig. Du hast die Akkuzellen fest drin, also hast Du den Balancer-Einsatz bei ca. 3.6V für LiFePO4 oder ca. 4.2V bei LiIon. Einstellbar lohnt sich eigentlich nur, wenn Du verschiedene Akkus in einer Werkstatt gelegentlich laden mußt.
Manche Hersteller setzten den Wert statt auf 4.2V auch mal gerne bei 4.1V an bze. definieren diese als Ladeschlussspannung der Lebensdauer zuliebe.

"Balancieren nur beim laden oder nur beim entladen oder auch bei beiden oder auch manuelles anstoßen des balancierens"
Beim Entladen fließen üblicherweise viel größere Ströme als beim Laden. Leicht Unterschiedliche Innenwiderstände führen dann schon zu unterschiedlichen gemessenen Spannungen während des Entladevorgangs. Von daher läßt man das besser sein. Manuelles Balancieren tut nicht Not - SOC einer Zelle ist sicher nur bei der Ladeschlußspannung ermittelbar aufgrund der im Bereich von 20-90% SOC recht konstanten Spannung.

"Auswahl der Anzahl der gleichzeitig zu balancierenden Zellen, nur bei passivem BMS. "
Wozu? Ich kann mir kein passendes Szenario dafür vorstellen.

"Das aktive hat ja immer nur die Möglichkeit eine Zelle zu bearbeiten, außer es gäbe mehrere Flying Capacitor... im BMS."
Der Flying Capacitor kommt i.d.R. mehrfach vor, d.h. immer zwischen zwei Zellen. Der Vorteil der Lösung ist der einfache Aufbau.

[dominik]

Ich wollte nur mal noch ergänzen was mir in den letzten zwei Jahren so alles über den Weg gelaufen ist.

....immer zwischen zwei Zellen...

Das hab ich doch gemeint.

Das ANT BMS läuft beim runterziehen von mehr als 10 Zellen öfters mal in eine Übertemperaturabschaltung des passiven Balancers. Leider bietet es nur die Möglichkeit über PWM den nicht gerade hohen Balancerstrom permanent zu drosseln.
Bei einem anderen BMS kann man halt auswählen das nur z.B. maximal 8 Zellen gleichzeitig balanciert werden, dafür halt mit dem vollen Strom.

Das jbd Mini BMS balanciert aus dem Grund nur einen kleinen Teil der Zellen zusammen und wechselt dann zu den anderen Zellen die es nötig haben.

[EEKFZ]

In diesem YouTube-Video hat sich jemand den wirklich grossen Schuh angezogen, 2 unterschiedliche Batterie-Management-Systeme miteinander zu vergleichen und die Einstellungen etwas näher zu erläutern. Ab Minute 09:07 geht es um die Grundeinstellungen, ab Minute 15:31 geht es um die einzelnen Parameter. Wie ich finde
- sehr detailliert
- sehr strukturiert
und noch dazu (was selten ist): auf deutsch.
Das Video enthält keine falschen Aussagen.
Und ebenfalls sehr sympathisch: wenn der YouTuber etwas nicht weiss (z.B. weil er die eine oder andere Einstellung nicht interpretieren kann), dann sagt er dies offen und ehrlich.

Für alle, die nicht so tief in der Materie stecken:
Achtung! Es geht im Video um die Einstellungen eines 8S-LiFePo-Akkus, also nicht Li-Ion!

[conny-r]

TOP Video, hatte den Kanal schon vorher abonniert.

[MEroller]

Für alle, die nicht so tief in der Materie stecken:
! Es geht im Video um die Einstellungen eines 8S-LiFePo-Akkus, also nicht Li-Ion!

Immer wieder muss ich korrigierend hinweisen: Auch LiFePO4 ist ein Lithium-Ionen Akku!
Wenn man da dergestalt unterscheiden will, dann heutzutage am ehesten gegenüber Nickel-basierten Akkus.

[Peter51]

Da das Forum zwischenzeitlich festgestellt hat, dass der Begriff Load-Balacing bei Lithium-Ionen Akkus nicht gebräuchlich, nicht richtig ist sollte man das Wort Load in der Überschrift streichen. Und ja, ein Jikong BMS Active Balancer BT ist ein sehr gutes BMS. Läßt man es immer eingeschaltet z.B. auch in den Wintermonaten ist der Eigenverbraucht schon merkbar. Nach 2 bis 4 Wochen immer wieder einmal Nachschauen.
Und bei 3,6V oder 4,2V Zelle - je nach Chemie - wird abgeschaltet und nicht mit dem Balancieren begonnen lieber STW.