Frage zum sogenannten "Load-Balancing" bei Akkus

[guewer]

Hi!

Habe einmal eine Frage zum "Load-Balancing", das ja das BMS in unseren Akkus erledigt. Und zwar weiß ich nicht, unter welchen Voraussetzungen das überhaupt durchgeführt wird.

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?

b) Bei vollkommen abgeklemmtem Akku wird intern auch ein Balancing vorgenommen? Oder verhält es sich so - da nichts extern angeschlossen ist - die Funktion so lange ruht?

c) Wird LB nur durchgeführt, wenn der Akku im Roller am Kabel hängt, also mit dem Controller verbunden ist?

d) Wie lange (in Minuten) sollte man warten, bis man den Akku ans Ladegerät anschliesst, kurz nachdem er leer gefahren und abgestellt wurde? - Habe 'mal gelesen, dass man "einige Zeit" warten sollte, bis man ihn ans externe Ladegerät anschliesst, damit noch ein Ausgleich durch das BMS innerhalb der Zellen vorgenommen wird.
Ansonsten läuft man Gefahr, dass, wenn man gleich nach dem Fahren den Akku auflädt, manche Zellen überladen werden, weil andere einen unausgeglichenen, niedrigeren Ladezustand beim Start des Ladevorgangs ausweisen, und dies während des Ladens auch nicht ausgeglichen wird.

Nur so die Fragen eines Laien, der relativ wenig Ahnung hat, wie ein BMS intern genau arbeitet.

[STW]

In den typischen E-Rollern ist ein einfaches System verbaut. Stellen wir uns den Akku wie eine Kiste mit Bierflaschen vor: das Ladegerät befüllt von oben mit Bier, die Flaschen laufen voll, manche laufen über, und das Befüllen der Flaschen wird erst dann abgebrochen, wenn die letzte Flasche ganz voll ist.

So ähnlich ist es bei den Akkus: das Ladegerät lädt munter drauflos, wenn die erste Zelle eine kritische Marke erreicht (4.2V ist für die Akkuchemie kritisch), dann wird ein Bypass-Widerstand geschaltet, der den Ladestrom in Wärme umsetzt. Der Ladestrom ist dann i.d.R. schon geringer, weil alle Zellen dann schon einen guten Füllstand erreicht haben (sollten).

a) LB wird also erst gegen Ende des Ladevorgangs durchgeführt, ist also Teil des Ladevorgangs

b) Ohne Ladegerät ruht alles (Theorie). Je nach Aufbau des BMS kann es sein, dass einzelne Bypass-Widerstände noch etwas nachlaufen

c) Nein. Maßgeblich ist die Verbindung mit dem Ladegerät

d) Direkt nach dem Fahren dranhängen, es sei denn, man hat den Akku "heiß" gefahren (das registriert aber ein gutes BMS und läßt das Laden nicht zu) ist die beste Option

Natürlich gibt es Feinheiten und Unterschiede bei BMS-Systemen, manche arbeiten mit aktivem Ladungsausgleich zwischen den Zellen, laufen also die allermeiste Zeit mit. Mittlerweile gehört Unterspannungsschutz zum guten Ton, Temperaturfühler etc. auch, ..., es geht also auch beliebig komplexer.

[eRetro]

.

[qwert0815]

Moin,

den Satz: "Beide System sind generell inaktiv, wenn kein Ladestrom zugeführt wird! ", kann ich so nicht stehen lassen. Aus eigener Erfahrung, kann ich berichten, dass aktive Balancen von JK BMS und 100BalaceBMS (Untermarke von DalyBMS) sehr wohl auch ohne angeschlossenes Ladegerät stattfindet.


LG Martin

[eRetro]

.

[STW]

Ein aktives Balancing kann (und wird) durch den Akku selbst gespeist. Hier kann man z.B.das Thema nach dem Prinzip des "Flying Capacitors" lösen. Klar ist, dass hier nur Elektronen umverteilt werden, d.h. einige Zellen werden entladen, andere weiter geladen.

Das Problem ist das Verhalten bei defekten Zellen. Eine Zelle mit hoher Selbstentladung (weil ggf. der Separator einen Dendriten-Durchstoß hat) wird dann während Standzeite recht sinnlos die Energie der gesunden Zellen verbraten. Ebenso arbeitet das System gern vergeblich und manchmal wechselweise in beide Richtungen aufgrund unterschiedlicher Zellalterungen. Damit aktives Balancing nicht mehr Schaden als Nutzen anrichtet ist eigentlich ein ständiges Mitplotten und Analysieren der "Zellgesundheit" notwendig, um notfalls defekte Zellen aus dem Balancing-Verbund rauszunehmen.

Das passive Balancing ist da weiteraus simpler und kennt und ereicht eigentlich nur den Zustand "alle Zellen sind auf 100% ihrer Kapazität geladen", auch wenn die Zellen unterschiedliche Kapazität haben (wiederum: Defekte, Alterung als Ursache). Das kombiniert mit einem zellbasierten Unterspannungsschutz ist eigentlich die ideale Lösung. Sofern ein Balancer Amok läuft, zieht er nur "seine" Zelle in den Tod, killt aber nicht den gesamten Akku.

[eRetro]

.

[STW]

Du interpretierst Aussagen in meinen Text hinein, die ich so nicht gemacht habe, erzählst aber von Dingen, nach denen niemand gefragt hat. Ging es nur darum, mal das Wort "Bullshit" zu verwenden oder zeigt hier nur die Cannabis-Legalisierung ihre unschönen Auswirkungen? Letzteres wäre zumindest verzeihlich.

[eRetro]

.

[qwert0815]

Danke STW für die gute Erklärung des aktiven Balancen. So wie es beschrieben wurde, ist es nun mal und ich bin mit dem System seit 2 Jahren sehr zufrieden. So lange lauft mein selbstgebauter LiFePo4 Akku mit JK-BMS mit ca. 150 Ladezyklen hervorragend. Über die App habe ich eine gute Kontrolle über die Daten des Akkus. Insbesondere bei starker Entladung kann man das aktive Balancen zwischen den Zellblocken in der App beobachten. Wie STW schon geschrieben hat, lädt (mit 0,6 bzw. 1A) der Zellenblock mit der jeweils höchsten Spannung den Zellenblock mit der jeweils geringsten Spannung. Im Zweifel so lange, bis alle Zellen ausbalanciert sind oder der stärkste Zeilenblock unter den Schwellenwert (in BMS einstellbar) rutscht.

Auch die zwei Kumpankraftpakete 1,5 welche ich mit Samsung 35E Zellen (14S10P) und 100 Balance BMS (wegen der Bauform) ausgestattet habe, laufen ebenso problemlos. Allerdings erst seit 2 Monaten.