Neue Akku-"Erfahrungen"

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Man mag es ja schon an meiner Signatur bemerkt haben: die Thunderskys sind draußen und die neuen Calb drinnen. Noch ist es zu früh für ausführliche Fahrberichte, aber erste Beobachtungen:

a) Die Dinger sind nach Lieferung vor ca. 4 Wochen komplett balanciert worden, 4 bzw. 6 Akkus parallel geschaltet, und dann mit 3.65V als Obergrenze bis zu einer Reststromaufnahme von unter 2A für alle Akkus zusammen geladen worden. Danach standen die Akkus mangels Zeit und Wetter bis gestern herum.
Feststellung nach dem Einbau / erstes Laden mit dem Balancer: 2 Akkus hinken nach der Standzeit (in der Wohnung) schon wieder etwas hinterher. Die mußten nochmals ca. 1.5Ah nachgetankt bekommen. Das bestätigt die Aussagen im Elweb, dass man nach ein paar Wochen Standzeit die Akkus neu "formatieren / Initialisieren / ...", welche Begriffe auch immer verwendet werden, ich sag mal einfach: auf Gleichlauf überprüft und ggf. wieder nachgeladen werden müssen, entweder einzeln oder in Serie mit Strom < Balancerstrom. Das ist wichtig für alle, die im Winter den Roller ein paar Wochen ungenutzt abstellen. Im Frühjahr sollte man ein Auge auf die Zellen haben, maßgeblich ist der Gleichlauf der Spannungen gegen Ende der ersten Ladephase.

b) Temperaturverhalten: heute morgen war dann erste Probefahrt, über Nacht war es etwas unter 0°C, die Akkus entsprechend durchgekühlt. Fazit: die sind nicht wesentlich steifer als die alten Thunderskys, trotz der höheren Kapazität.

c) Das schöne jedoch: auch nach 30km Fahrt bei +9°C bricht zwar die Spannung etwas ein, aber nicht mehr als zu Beginn der Fahrt. Bei meinen Thunderskys wäre ich da schon etwas vorsichtiger gefahren.
Edit: Zweite Probefahrt: direkt nach dem Laden bei 9°C bricht die Spannung nicht mehr merklich ein, auch nach knapp 30km nicht bei mittlerweile auf 6°C gesunkenen Temperaturen. Ein Fortschritt gegenüber den alten Zellen ist das schon, aber primär sicherlich der höheren Kapazität geschuldet und nicht Weiterentwicklungen der Zellchemie.

Zu den Calbs werde ich dann gelegentlich weiterberichten. Fotos vom Einbau gibt es keine, dafür war das ganze zu unspektakulär.

Und nun zu den 20Ah Winston im Adly-FC20: Sohnemann hat endlich den Mofalappen und darf jetzt fahren. In der kleinen Kiste werden die Akkus nur selten über 1C belastet. Auch hier habe ich den Eindruck, dass die Temperaturfestigkeit der Yttrium-Zellen gegenüber den alten Zellen nicht sonderlich besser geworden ist.

[STW]

Nun bin ich ca. 6 Wochen und knapp 1000km gefahren, Zeit für den ersten Zwischenbericht.

Erst einmal sind die knapp 1000km in dieser kurzen Zeit ein kleiner persönlicher Rekord, und das trotz eher miserabler Temperaturen. Die Gründe dafür sind vielfältig:
- Spaß an der Sache
- jeder in der Familie hat einen E-Roller und mittlerweile die Fahrerlaubnis dazu, so dass Gruppenunternehmungen bis zur Reichweite des kleinsten Rollers (> 25km) jetzt kein Problem mehr sind und daher das Auto noch öfters stehen bleibt
- um diese Jahrezeit fahre ich jetzt auch Strecken über 30km, die bei den vorherigen 40ern aufgrund der frühen Spannungseinbrüche recht unattraktiv für einen E-Roller waren, so dass das Auto noch häufiger stehen bleibt.

Die bislang längste zurückgelegte Strecke bei ca. 6-8° war 50km bis zum Nachladen, mit immer noch deutlichen Reserven. Die Hochrechnung liegt also immer noch bei 70-72km unter Volllast auf gerader Strecke, eine längere Schleichfahrt im Mofatempo ergab eine theoretische Reichweite von über 90 bis zu 100km.
Interessant ist, dass diese Akkus sich selbst anhand der Eigenerwärmung "hochziehen". 10km bei 2° und zügig fahren, und dann ist die Eigenerwärmung so hoch, dass die Spannungseinbrüche unter Last deutlich geringer werden.
Bei morgendlichen Temperaturen von weniger als 0° machen die Zellen aber anfangs nicht die große Freude. Hier sackt bei Beschleunigung die Spannung gerne mal auf ca. 46V ab / weniger als 3V pro Zelle.
Die Zellen sind von der Balance recht dicht beisammen, wobei ich die letzten 2-3 Wochen keine Kontrollen mehr durchgeführt habe.

Fahreindruck: durch den Spannungseinbruch bei diesen Temperaturen und aufgrund der ca. 20Kg Mehrgewicht gegenüber den 40er-Zellen ist der Roller leider nicht spritziger geworden. Trotzdem ist das nicht unbedingt eine Verschlechterung, bei den alten Zellen bin ich bei größeren Spannungseinbrüchen freiwillig vom Gas gegangen, jetzt kann ich (bei den Temperaturen noch) ohne Rücksicht auf die Spannungseinbrüche fahren und bin daher dauerhaft zügiger unterwegs.

Dimensionierung der Zellen: mein Roller zieht max. 50A, das macht bei den Zellen eine Belastung von ca. 0.7C. Bei den alten Thunderskys lag die Last bei 1.25C und ich werde das Gefühl nicht los, dass die bei den jetzigen Temperaturen zwischen ca. 0-8° dafür noch recht gut im Rennen lagen. Der Verdacht liegt daher nahe, dass 40er CALB zu klein dimensioniert wären und daher eine Dimensionierung bei den CALB von kleiner 1C anzustreben ist. Den Batterieherstellern würde ich daher nahelegen, den Innwiderstand der Zellen bei verschiedenen Temperaturen anzugeben, damit Enttäuschungen beim Roller-Assemblierer oder Kunden erspart bleiben.

Was mich in der Zwischenzeit geärgert hat sind die Balancerboards. Meine stammen aus Anfang des Jahres und fanden die mechanischen Beanspruchungen beim Umbau in ein anderes Gehäuse nicht so toll. Ein Balancer geriet zum Totalausfall, d.h. er balanciert nicht mehr, das betroffene Vierfachboard habe ich dann ausgetauscht (mußte allerdings bei dem neuen Board gleich einen abgefallenen SMD-Widerstand ersetzen), bei einem Board ist trotz noch gegebener Balancerfunktion eine LED ausgefallen. Im Roller des Sohnemanns mit jüngeren Boards hatte eins eine kalte Lötstelle (konnte repariert werden). Das waren zwar alles keine Defekte, die zum Entladen der Zelle geführt hätten, aber Verlust der Balancingfunktion ist schlimm genug, weil neben dem Überladen der betroffenen Zelle die meisten anderen nie in den Balancerregelbereich ihres zugehörigen Boards kommen und daher eher driften. Wir haben da also ein Qualitätsproblem, so dass ich derzeit von den Vierfachboards abraten möchte - obwohl die, wenn sie funktionieren, wirklich perfekt arbeiten.

[STW]

Und weiter geht es mit den Zellen und Balancer-Boards.

Auch wenn ich sonst nicht feige bin, was das Nachladen der Zellen unter 0°C angeht, bei zweistelligen Minusgraden ohne richtiges Warmfahren vorher mache ich sowas nun doch nicht. Also habe ich mich der Occupy-Bewegung angeschlossen und den Hausflur über Nacht besetzt, um die Akkus durchwärmen zu lassen. Leerlaufspannung aller Akkus zu dem Zeitpunkt (letzter Ladevorgang lag 8km bzw. 2 Tage zurück): durch die Bank 3.28-3.29V. Sehr gut.

Den Ladevorgang heute morgen dann durchgeführt, leider habe ich das Ende verpasst. Das Ergbnis zeichnete zunächst ein differenzierteres Bild. Zwischen 3.38V bis 3.62V im Ergbnis ließen mich zunächst nichts gutes ahnen. Also her mit dem schwachen Ladegerät (max. 1.5A in der CV-Phase) und dran. Prinzipiell wurde das Ergebnis erfreulicher: innerhalb von 15 Minuten waren alle bis auf eine Zelle jenseits der 3.6V, der Nachhinker fällt sowieso durch eine niedrigere Spannungslage von 3.46V auf und will einfach nicht höher kommen. Also ein gutes Ergebnis.

Der eigentliche Frust betrifft (mal wieder) die Balancerboards: einige LEDs tun es nicht mehr, obwohl der Balancer arbeitet, und einer der Balancer war in die Fritten. Also schon der zweite Ausfall eines 4fach-Boards in wenigen Monaten. Mit abgestorbenen LEDs kann ich zur Not leben, obwohl das bei jeder Kontrolle den Griff zum Meßgerät erzwingt, aber ausfallene Balancerboards finde ich weniger hilfreich. Eines lag noch als Ersatz herum, das habe ich jetzt erst einmal verbaut. Das positive: trotz defektem Balancer scheint die Zelle beim normalen Ladevorgang nicht allzuhoch in der Spannung gekommen zu sein, was für einen ordentlichen Gleichlauf aller Zellen spricht.

In der Konsequenz heißt das also, dass ich mal nach anderen Balancern oder alternativ einem anderen BMS schauen sollte.

CALB und die Temperaturen:
Die Fahreigenschaften bei Plus-Temperaturen sind ja recht ordentlich. Auch bei 0° bis in wenige Minusgrade hinein kommt man mit den fetten Zellen ganz gut zurecht, allerdings würde ich keine CALB-Zellen bei Minusgraden verwenden wollen, wenn die Last über ca. 0.7C liegt. Da machten die alten Thunderskys einen besseren Eindruck. Allerdings kann ich die CALB-Zellen "warmfahren", d.h. nach 10 Kilometern unter Volllast werden die steifer in der Spannungslage. Das spricht für einen höheren Innenwiderstand als bei den Thunderskys, was eigentlich kein Vorteil ist.
Ab -10°C wird es dann richtig unangenehm. Bei Volllast fällt die Spannung gleich in Richtung von unter 2.75V pro Zelle, auch in geladenem Zustand. Von daher ist doch noch zu überlegen, ob eine Batterieheizung nachgerüstet wird. Aber da warte ich mal auf die Ergebnisse von MERoller

[gerri]

Wieder einmal sehr informativ....vielen Dank

zu den Balancern sei gesagt das die Verlötung der Bauteile (wie in China anscheinend üblich.)sehr Mangelhaft zu bezeichnen ist, habe schon bei einem Bild eines Anbieters von Balancerboards eine kalte Lötstelle entdeckt womit die Funktionstüchtigkeit doch sehr eingeschränkt bis nicht vorhanden sein dürfte.
joke: Befürchte ja ,das die alten Lötbäder vom guten alten Grundig nach der Pleite an China verkauft wurden, da Grundig Chassis speziel bei TV´s fürchterlich gelötet waren.

[MEroller]

Ab -10°C wird es dann richtig unangenehm. Bei Volllast fällt die Spannung gleich in Richtung von unter 2.75V pro Zelle, auch in geladenem Zustand. Von daher ist doch noch zu überlegen, ob eine Batterieheizung nachgerüstet wird. Aber da warte ich mal auf die Ergebnisse von MERoller

MACH'S, am Besten gleich +10 (mindestens!) bis +15°C Batterietemp. müssen sein, dass sich unsere LiFePO4-Zellen wohl genug fühlen für normale 2 bis 3C.
Meine 115W Heizleistung sind ein bisschen sachte für meine 24 x 40Ah Zellen, dafür aber "einstecken und vergessen"-fähig, ohne dass was schmilzt oder gar abfackelt. Aber so 150 bis 160W wären sicher etwas einfacher zu nutzen, vor allem wenn man auch von unten Isoliert und heizt. MACH'S

[STW]

Das wird dann eher ein Projekt für nach den Winter. Mit meinen ca. 0.7C hätte ich da mehr Spielraum erwartet, an 2-3C mag ich gar nicht denken bei den Calb. Und solange es einen beheizten Hausflur gibt und die Frau sich nur begrenzt aufregt ...

[MEroller]

.... Und solange es einen beheizten Hausflur gibt und die Frau sich nur begrenzt aufregt ...

Ist klar, das ist natrülich die zu bevorzugende Methode. Und vielleicht zur Besänftigung der Besseren Hälfte mal wieder gepflegt mit ihr ausgehen

[dexter]

Off-topic: Nun hat mich doch ein Stück China-Qualität getroffen: meine Ladebuchse ist gebrochen. Erst die Buchse in sich beim Abziehen des Kabels, dann auch noch die Klappe ab -- der Kunststoff ist in der Kälte offenbar total steif + spröde geworden. Mist. Zum Glück funktioniert die Buchse noch + ist jetzt durch meinen Beinschutz auch einigermaßen vor Feuchtigkeit geschützt. Naja, Garantiefall.

On-topic: Mein Ladegerät kommt auf keinen grünen Zweig mehr, will sagen es lädt immer weiter. Ich hatte mich gestern abend schon gewundert dass es nicht fertig wurde, es über Nacht dran gelassen weil ich dachte es braucht einfach länger bei der Temperatur. Es hat aber die ganze Nacht über nur noch 13 W gezogen, also nur knapp über den sonst 10 W nach Ladeschluss.

Das Ladegerät hing jetzt rund 20h dran. Die Akkuspannung direkt nach Abziehen des Ladegeräts liegt bei 57,3 V = rechnerisch 3,58 V pro Zelle. Mein erster Gedanke war, dass der Akku nach dam Fast-leer-fahren gestern einen Schaden hat... aber BMS/Controller schaltet ja -laut Emco- ab bevor eine Zelle Schaden nehmen kann...

Mein zweiter Gedanke: die Ursache liegt in der Akkucharakteristik, die LiFePO4 haben ja üblicherweise eine etwas geringere Leerlaufspannung bei Minusgraden. Dann allerdings müsste ich wohl annehmen, dass das Ladegerät gar nicht an den Akku angepasst ist, sondern braindead immer das gleiche Ladeprogramm fährt, und immer die gleiche Zielspannung für "fertig" erwartet?

Ist Sorge angebracht, oder ist das noch normal?

Ich hab jetzt vor, den Zellen etwas Ruhe zu gönnen, die Maximaltemperatur heute abzuwarten und dann das Ladegerät nochmal dran zu klemmen. Habt ihr evtl. noch eine bessere Idee? Einzelzellen messen kann ich leider nicht, komm ich nicht dran ohne Garantieverlust.

[dexter]

Spannung war jetzt bei 55,7 V = 3,48 pro Zelle. Aktuell haben wir -1,5° -- wärmer wird's heute nicht mehr, hab's Ladegerät wieder dran.

[STW]

Sorge ist erst einmal nicht angebracht - aber eine Controllladung im warmen Hausflur

Spaß beiseite, bei Temperaturen unter 0° darf / soll man die Akkus nicht laden laut Datenblatt. Das habe ich bei den alten Zellen auch ignoriert, die jetzigen will ich aber erst einmal eine Saison ohne Mißbrauch quälen.

Bei Kälte erhöht sich der Innenwiderstand der Zellen merklich. Wenn man jetzt mit Ladestrom drangeht, steigt dadurch die Zellenspannung erheblich schneller an. Damit wird die erste Ladephase (Konstantstrom, CC) vorzeitig beendet und eher in die zweite Ladephase (Konstantspannung, CV) umgeschaltet, die mangels ordentlich geladener Zellen nun umso länger benötigt. Auch in der Ladephase sieht sich das Ladegerät einem höheren Innenwiderstand gegenüber und pumpt daher "langsamer" die Elektronen in die dafür vorgesehenen Behälter # Dazu kommt dann ggf. noch ein BMS, das nach Gutdünken das Ladegerät ab- bzw. zuschaltet. Mit meinen Thunderskys habe ich im Winter auch merkwürdige Beobachtungen bei diesen Temperaturen gemacht. Da sprang dann mal das Ladegerät zurück in die CC-Phase und machte sonst irgendeinen Blödsinn.

Natürlich sind weder Ladegerät noch BMS in irgendeiner Form temperaturkompensiert. Da wissen die Chinesen noch gar nicht, was denn adäquate Parameter wären. Gestern habe ich noch gelesen, dass ein Hersteller bei tiefen Temperaturen eine Ladeendspannung von 4.5V empfiehlt. Nun würde ich das auch nicht ausprobieren, denn maßgeblich dürfte die Temperatur in der Zelle sein, nicht in der Umgebung.

Die Leerlaufspannung der Zellen sollten unabhängig von den Temperaturen immer gleich sein.