Akku immer 100% Laden oder nur 80%

[Nobelhobel]

Jetzt muss ich hier auch mal meinen Senf dazu geben. Was yakamoto schreibt ist nicht Falsch, aber auch nicht zu 100% richtig.

Das BMS des Silence erfasst alle Spannungen der seriellen Zellen im Akku. Die parallelen Zellen haben alle die selbe Spannung (weil sie ja parallel geschaltet sind) und wären daher redundant. Es ist unerlässlich, die Spannung jeder einzelnen seriellen Zelle zu kennen, da bei Unterspannung einer Zelle noch nicht eine Unterspannung des gesammten Packs zu messen ist, aber eine Schädigung auftreten kann.
Zum Ballancen:
Erstmal sollten wir beachten, warum wir Ballancen müssen:
Wenn die Zellspannungen zu weit auseinander liegen, haben wir beim Laden den Fall, dass der Vorgang beendet wird, weil die höchste Zelle bei 4,2V ist. Eine Andere könnte dann erst bei 3,9V sein. Beim Entladen unterschreitet die Zelle mit der geringeren Spannung die 3,2V wärend die mit der höheren bei 3,6 ist. Als Resultat kann nicht die komplette Kapazität des Akkupacks genutzt werden. Durch das Ballancen werden die Spannungen angeglichen, sodass mehr der vorhandenen Kapazität genutzt werden kann.

Was führt zu den unterschiedlichen Spannungen?
Es kann mehrere Gründe haben, weswegen die Spannungen der Zellen Driften:
1. Zellen haben unterschiedlichen Ladezustand beim Zusammenbau.
2. Seriell verbaute Zellen haben unterschiedliche Kapazitäten.
3. Verbraucher, an einer Zelle (inhomogene Entladung).
4. Zellen altern unteschiedlich zb. durch Wärmeeinwirkung.
5. Zellen entladen sich selbst.

Es gibt sogar Akkuspacks, die sich nicht ballancen lassen. Ich habe Akkus von Bosch (blau) und Makita auseinander genommen. Bei beiden war es nicht vorgesehen, die Zellen anzugleichen. Warum wird das nicht gemacht? Weil gute Zellen verbaut werden. (Punkt1 und 2 kommen nicht zum Tragen). Da der Verbraucher nur mit den Leistungskontakten verbunden wird, kann er nur alle Zellen homogen entladen (Punkt 3). Punkt 4 und 5 sind bei gutem Wäremanagement und qualitativ hochwertigen Zellen wesentlich weniger gravirend als die Alterung der Zellen.

Ich habe in meinem Leben schon mehrfach Li-Ion Akkupacks gebaut. Bei allen wird das Pack vom BMS ballanciert, wenn das Pack voll geladen ist (überschüssige Ladung wird über einen Widerstand verheizt) Bei meinen Solarakkus (aus gebrauchten Zellen unterschiedlichsten Alters und Kapazitäten) lasse ich das einmal im Jahr zu. (sonst erreichen die nie 100% SOC) Über das Jahr driften die Zellen maximal 0,1V auseinander.

Ich gehe mal davon aus, dass die im Silence Akku verbauten Zellen neu sind, und alle des selben Types eines Markenherstellers sind. Ich sehe keinen Grund anzunehmen, dass der Akku bei jedem mal Laden ballanciert werden muss. Nicht mal jährlich scheint mir angebracht. Wer also nur bis 90% laden will, soll das von mir aus auch gerne tun, man muss nur bedenken, dass 100% auf dem Display nicht 100% SOC ist. Wer seinen Akku noch mehr schonen will, kann ihn auch nur zwischen 20% und 80% fahren. Allerdings geht das natürlich zu Lasten der Reichweite.

Im Übrigen steht mein Mó noch in der Werstatt. Seit jetzt genau 2 Monaten (62Tagen) Die SOC ist von frisch aufgeladenen 100% auf 91% abgesunken. Wenn ich ihn abhole, mache ich erstmal einen Schlüsselreset um zu sehen, wie genau das noch ist. Sonst komme ich womöglich nicht mal nach Hause. Der Händler hat es nicht für nötig gehalten, den Akku an die Steckdose zu hängen.

[yakamoto]

Vielen Dank für die Ergänzungen.

Evtl. kannst du auch erklären, wieso das Balancieren (also Aufladung bis zur automatischen Abschaltung) jeweils länger dauert, je seltener man Balancieren und nur zwischen 30- 70/80% aufläd?
Ich mache mir seit über 100 Aufladungen den Spaß und führe immer eine Messung der Ladeleistung, Stromaufnahme und Kapazität in kWh und %.
Die Realreichweit hat sich seit den über 4.000 km nicht merklich geändert, der Akku selbst aber in den 2 Jahren um ca. 2 % verloren. Meines Erachtens unwesentlich

Nur das Balancieren dauert gut 15-20 länger, wenn ich den Akku mehrfach (8-10) nur bis ca. 70-80% Zwischengaladen hatte...
Seither bekommt der Akku regelmäßig eine Vollladung mit Balancieren. Der Akku hat seit dem keine weiteren Kapazitätsverlust gezeigt.

Wie kann die längere Balancier-Zeit erklärt werden, wenn Balancieren gar nicht so wichtig ist...

LG aus Hamburg

[Nobelhobel]

Da ich den Akku nicht auseinander genommen habe, habe ich nur eine Theorie dazu:
Das Interne Ladegerät läd die Zellen bis zu seiner maximalen Spannung. (irgendwas bei 57V) Das BMS unterbricht die Ladung bei Erreichen dieser Spannung. Dann werden die Zellen wieder entladen, bis sie sich auf einem geingeren Niveau befinden(57V-X, wo genau das liegt, kann ich nicht sagen)
Das erklärt auch, warum im Faden über den Schnelllader die Spannung des Akkus nach (Über-)Laden mittels Schnelllader wieder abfällt.
Ich habe noch nie die Zeiten gemessen, bis der eine oder andere Vorgang abgeschlossen ist, aber wenn ich den Akku mit 100% SOC nach einiger Zeit wieder an die Steckdose hänge, zieht das Ladegerät wieder 600W, es wird also etwas nachgeladen.
Hier im Forum wurde auch schon die Frage gestellt, wo die ca 30W bleiben, die der Akku haben will, wenn der Ladevorgang schon seit Stunden abgeschlossen ist.

Wie gesagt, da ich den Akku nicht geöffnet hatte und auch sonst keine Doku dazu besitze, sind das alles Spekulationen. Irgendwann wird sicher einer mit einem kaputten Akku um die Ecke kommen und Ihn analysieren. Dann wissen wir mehr.

Wenn das Ballacieren bei dir 15X - 20X länger dauert, als bisher, würde mich mal eine Komkrete Zeit interessieren? Vor allem, wie du gemessen hast, wann genau ballanciert wird?
Wenn du nur die Aufladezeit bis abschalten des Ladegerätes meinst, dann sollte ich noch erwähnen, dass die angezeigte SOC des Akkus eher nur geschätzt ist. Wenn du kannst, kannst du ja mal vor dem Laden die Spannung messen und mit dem SOC vergleichen. Hier im Forum wurde schon mehrfach darüber berichtet. Ich schätze mal, deine Abweichung der Ladezeit liegt daran, dass die SOC recht weit von dem angezeigten Wet entfernt ist. Beim Aufladen des Akkus bis zum Abschalten des Ladegerätes wird die Anzeige in der Regel wieder auf 100% gesetzt.

Eine Messung der Kapazizät mache ich auch seit gut 3000km vielleicht mache ich dazu mal einen Faden, damit wir die Werte bei unterschiedlichen Lade- und Fahr-Strategien vergleichen können. Da ich meinen Roller aber über Nacht bis 100% Lade, wird der Akku wohl immer ballanciert.

Grüße nach Hamburg aus OWL

[STW]

Bringen wir mal etwas Licht in die Sache:
Zunächst wird der Akku mit konstanter Stromstärke geladen, später im Ladevorgang dann mit konstanter Spannung, die bei einfachen Lösung recht genau der Maximalspannung des Akkus entspricht, bei komplexeren Lösungen liegt die ggf. erstmal noch leicht darunter. Die Stromstärke liegt dann auch gerne mal auf einem Niveau von 0.1A.

Balancer verbrennen bei den bei uns üblichen Lösungen tatsächlich den Strom und setzen den über Widerstände in Wärme um. Also je Zelle (oder auch parallel geschaltete Zellen) ein Widerstand, der parallel zur Zelle zugeschaltet werden kann. Schauen wir uns die Platzverhältnisse an, dann ist klar, dass das nur mit kleinem Strom geht. Im einfachsten Fall entspricht das, was die Widerstände leisten können, der kleinsten Stromstärke, die das Ladegerät noch liefert, bevor es ganz abschaltet.
Wenn so ein Widerständchen vielleicht mal 0.5W verblasen kann, wir haben dort locker mal 100Wh oder mehr an Akkus dranhängen haben, dann ist der Widerstand so ein Tröpchen auf dem heißen Stein. Das dauert also, und je mehr die Akkudrift ist, desto länger. Aber die Lösung funktioniert üblicherweise recht ordentlich.

Dummerweise ist es so, dass die Zellen auseinander driften. Zwangsweise. Leichte Unterschiede im Innenwiderstand sorgen für unterschiedliche Temperaturen und Alterungen, nochmehr allerdings für eine unterschiedliche gemessene Spannung während des Ladens. U=I*R, je höher der Ladestrom, desto höher die Spannung, und damit könnte man meinen desto höher der Füllstand. Also ein guter Grund, um es mit dem Ladestrom nicht zu übertreiben, und diesen zurückzunehmen mit zunehmendem Ladezustand. Liegt die Spannung bei 4.2V, dann schaltet man den Widerstand parallel, der Ladestrom geht dann bei dieser Zelle eher über den Widerstand als in die Zelle, während die nächste serielle Zelle vielleicht noch geladen wird.
Andere Möglichkeit: ich lade, bis die erste Zelle 4.2V erreicht hat, dann Ladestrom weg, alle Zellen messen, und die Zellen mit den höchsten Spannungen läßt man etwas entladen, bis sie das Niveau der anderen Zellen erreicht haben. Dann Ladestrom wieder an und das Spiel so lange weiterbetreiben, bis alle Zellen bei genau 4.2V (oder was auch immer der Konstrukteuer für gut hielt an Spannung) haben.

Weitere Gründ für Drift sind:
- Alterung
- unterschiedliche Innenwiderstände beim Entladen
- unterschiedliche thermische Verhältnisse in der Akkubox
- natürliche Streuung / Toleranzen bei der Herstellung
- Selbstentladung
- Entladung durch Leckströme im BMS
- ...

[yakamoto]

Erstmal vielen Dank für die Erläuterungen.

So entnehme ich für mich, dass das Balancieren deshalb länger dauert, je länger das letzte Mal Balancieren her ich, weil ggf. die Zellen bzw. seriellen Zellbanken weiter auseinander gedriftet sind, als wenn ich bei jeder Aufladung auch Balanciert hätte.

Die Mehrzeit bei Balancieren, wenn ich z.B. die letzten 8 Ladungen nur von 30% bis 70-80% nachgeladen hatte, beträgt ca. 15 -20 Minuten (also 30-40 Minuten Balancier-Zeit).
Ansonsten ist das Balancieren bei stetigem Vollladen mit Balancieren in 15 Minuten fertig und der Ladevorgang wird abgeschlossen / automatisch beendet.

Ich habe mir daher angewöhnt, immer Vollladungen mit Balancieren durchzuführen - zumeist über Nacht und das nun schon seit gut 60 Ladevorgängen bzw. 2.000 km
Wie beschrieben ist der Akku (60V/32kWh) noch bei minimum 97% seiner Kapazität (laut Reichweite & Messwerte bei Aufladungen).

Kann also nicht sonderlich schaden, wobei 0% ja nicht wirklich 0% bzw. leer sind & 100% auch nicht 100% sondern eher um die 95% betragen werden. Der Hersteller wird wie üblich die untere und obere Grenze mit Bedacht im BMS gesetzt haben

PS: Noch hatten die Messwerte bei den über 100 protokollierten Aufladungen nur gezeigt, dass stetiges Balancieren die Balancier-Zeit verkürzt, aber die Kapazität nahezu identisch blieb. Mal schauen, ob und wann ggf. die Messwerte eine Verringerung der Kapazität aufzeigen werden...

Meine persönliche tägliche MindestReichweitenAnforderung an den Akku liegt bei 14 km...
bei derzeit 49km Reichweite (100% bis 10%) im Hamburger Stadtverkehr, wird der Akku (heute 2,25 Jahr alt & über 4.400km) für mich noch sehr sehr lange nutzbar sein

LG aus Hamburg-Wandsbek

[patba]

@yakamoto, wie definierst Du die Balancierzeit genau?
Ab dem Zeitpunkt, wo der SOC 99 oder 100% zeigt, oder ab dem Zeitpunkt, wo man mit einem Energiemessgerät einen Rückgang der Ladeleistung sehen kann?

Weiterhin: Sehe ich es richtig, dass Du gar keinen Silence S01, sondern einen Yadea G5 hast (laut Deiner Signatur)? Wir reden hier als ggf. über komplett verschiedene BMS.

Wie auch andere schon mehrfach betont haben, wissen wir über das Silence BMS noch viel zu wenig. Es sind zwar etliche Parameter bekannt (viewtopic.php?p=276616#p276616), aber da fehlen Parameter zum balancing, wie ich sie von anderen BMS kenne, komplett (Balancing oberhalb einer Zellenspannung von..., Balancing ab einem delta-U von..., ...).

Beim Silence ist definitiv ein Aspekt für eine verlängerte Ladezeit nach erreichen von 100% SOC, dass eben bei längerem nicht-volladen der SOC zu hoch angezeigt wird. Laut Anzeige also schon voll ist, obwohl in Realität noch nicht.

Patrick

[patba]

Im Übrigen steht mein Mó noch in der Werstatt. Seit jetzt genau 2 Monaten (62Tagen) Die SOC ist von frisch aufgeladenen 100% auf 91% abgesunken. Wenn ich ihn abhole, mache ich erstmal einen Schlüsselreset um zu sehen, wie genau das noch ist. Sonst komme ich womöglich nicht mal nach Hause. Der Händler hat es nicht für nötig gehalten, den Akku an die Steckdose zu hängen.

Ich würde mich wie schon öfter ausgeführt nicht darauf verlassen, dass die SOC-Anzeige die Ruhestromverbräuche korrekt erfasst.
Siehe u.a. hier:
viewtopic.php?p=206196#p206196
Bei dem dort geschilderten Test über die 3 Wochen Standzeit hat der Roller laut Anzeige 2% SOC verloren, laut nachgeladener Energiemenge aber (im Vergleich zu Ladevorgängen im regelmäßigen Gebrauch) ca. 6-8%.

Kurze Erläuterung:
Bei Ladevorgängen im regelmäßigem Gebrauch beginnt das Zurückregeln der Ladeleistung kurz vor Erreichen der 99% (verfolgt über FritzDect-Steckdose). Im besprochenen Fall der 3 Wochen Standzeit blieb die Ladeleistung aber nach Erreichen der 99% noch fast 40 min auf Maximum, entsrechend einer Energiemenge von ca. 0,29 kWh bzw. ca. 6% SOC (unter der Anahme, dass 100% SOC = 4,8 kWh, was so ca. mein ermittelter Wert ist). Die 6% sind also der Fehler der SOC-Anzeige, dazu müssen noch die 2% addiert werden, die die Anzeige selbst einkalkuliert hat.

Patrick

[yakamoto]

Moin Patrick,

Ja, ich beziehe mich allgemein auf die Akku-Technologie.

Auch wenn der Silence und der G5 nicht identisch sind, so haben sie beide Akkus mit ähnlichen Aufbau. Bei meinem G5 sind Akku und Ladegerät separater, der Rest sollte sehr ähnlich sein

Beim G5 gibt es 5 LEDs direkt am Akku, 1xrot und 4xgrün

Wenn der Akku nahezu voll ist, schalten alle LEDs auf DAUER-Leuchten um und genau in diesem Moment geht die Ladekurve/Ladeleistung signifikant runder! Meim Ladegerät läd in der Spitze ( Primärseite ) mit 300W und beim Balancieren liegt die "Ladeleistung" gerademal bei 30W und singt stetig ab bis zur Abschaltung.

Diesen Zeitraum definiere ich als Balancieren.

Laut Display am G5 springt die Akkuanzeige von 99 auf 100% kurz vor dem Balancieren und bleibt die ganze Balancier-Zeit auf 100% stehen
Dies, wenn ich im Roller auflade, was ich aber bisher nur selten gemacht habe. Ansonsten läd er mit Messgerät im Arbeitszimmer über Nacht.

[conny-r]

Hier auch noch Wissenswerte Grundlagen zu diesem Thema

https://er-elektronik.de/aktuelles?tx_t ... c538c30eff

[yakamoto]

Der Bericht ist soweit ein guter Anhaltspunkt.

Es sollte noch erwähnt werden, dass unsere Roller-Akkus bereits vom BMS einen oberen und unteren Sicherheitpuffer von ca. 10% haben.

"...
Eine korrekte Akkupflege verlängert die Lebensdauer der Akkus, beachten Sie hierzu folgende Punkte:
- Möglich nicht über 90% der Kapazität Laden.
- Möglich nicht unter 10% der Kapazität entladen.
..."

Daher ist dies bereits vom BMS abgesichert...


Was aber die Erfahrungen von vielen eRollerfahrenden gezeigt hat, man sollte nicht ständig das untere Fünftel (die letzten 20% laut Anzeige ausnutzen bzw. den Akku leerfahren und schon gar nicht längere Zeit leer stehen lassen).
Besser wenn möglich ab 20% Restkapazität wieder nach- oder aufladen

Wer immer seine maximale Reichweite braucht hat schlicht die falsche Fahrzeug-Akku-Kombination für seinen "UseCase"
Denn auch ein top gepflegter Akku wird über die Jahr an Leistung/Kapazität verlieren.
Meiner vom G5 hat nach nun 2 Jahren und über 4000 km auch schon 2-3% Kapazität eingebüßt. Merke ich im Hamburger Stadtverkehr überhaupt nicht, aber dass sagt mir mein kontinuierliches Ladeprotokoll...


Ein Akku ist kein rohes Ei, kann aber zur Diva werden!