BMS,PCB,PCM und max. Entladestrom

Batterie Management Systeme
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Brushlesser
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Re: BMS,PCB,PCM und max. Entladestrom

Beitrag von Brushlesser » Di 10. Sep 2019, 21:18

Danke Alf ich geb mir Mühe :lol:
Ach der ADAC ist doch nette Gesellschaft.
Verstehe immernoch nicht was du mit Spitz auf Kopf konfiguriertes BMS meinst :?:

STW, ich glaube du solltest differenzieren was mit Innenwiderstand gemeint ist, bzw was du darunter verstehst.
Der Reale Widerstand ist bautechnisch, physikalisch fix. Wenn du dir zb ansiehst wie ein stinknormales
Hobbyladegerät für LiPos den Innenwiderstand ermittelt wirst du dir glaube ich selbst zusammenreimen
können das der REALE Innenwiderstand immer gleich bleibt bei gleicher Temperatur.
Übrigens mehr als 30-35 grad mögen Liion eigentlich nicht so.
Ich weis ja nicht was du mit deinem Akku treibst aber bei 40 grad würde mein BMS schon längst abschalten.

Der andere Widerstand der so vermeintlich schwankt ist nicht direkt ein Widerstand, sondern einfach nur die
Zellenspannung die mit sinkender Kapazität abnimmt. Dadurch sinkt die maximal mögliche Abgabeleistung -> bei gleichem Strom bricht die Spannung stärker ein und man denkt gleich oh nein mein Innenwiderstand steigt.
Der Innenwiderstand bleibt gleich.
Ich habe schön öfter gelesen das der Widerstand steigt, dem ist aber nicht so. Glaub mir mein Prof kennt sich aus.

Übrigens, kein Grund gleich eingeschnappt zu sein wenn ich nicht sofort ja du hast recht und Amen sage.
Das hier ist ja ein Forum oder? Wo man diskutiert und sich austauscht, meine BMS Frage hast du ja beantwortet und ich vertrau dir das das auch richtig ist. Sollte die Diskussion dich zu sehr belasten dann zwingt dich ja keiner zu Antworten.

LG

Tim

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MEroller
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Re: BMS,PCB,PCM und max. Entladestrom

Beitrag von MEroller » Mi 11. Sep 2019, 18:44

Tim - STW, Alf und ich machen z.T. schon seit 10 Jahren mit elektrischen Zweirädern rum, vor allem mit von Lithium-Chemien betriebenen. D.h. wir kommen aus der Praxis, haben uns z.T. schon die Finger wund gemessen, Messfahrten und Ladevorgänge geloggt bei allen möglichen Temperaturen (-20 bis 33°Umgebungstemp. und Akku Temps. wirklich bis 40°C!) und Ladezuständen und in Excel penibel ausgewertet.
Und uns über die Jahre die nötigen Hintergrundinfos geholt, studiert und hier geteilt.
Wieviel reale Erfahrungen mit LiFeMnPO4, LiFeYPO4, LiFePo4, LiCo, NCM Zellchemien hat Dein Prof? Wieviele Messungen bei allen erwähnten Temperaturen und verschiedenen Lasten durchgeführt? Wir drei allein haben zusammen sicher über 100 000km reale Alltagserfahrung mit unseren Elektrorollern und -Motorrädern, bei jedem Wetter und verschiedenster Umgebungstemperatur.

Es gibt da teils sehr kuriose Zellchemien, aber eines haben sie ALLE gemeinsam. Es gibt nichts, was einen konstanten Innenwiderstand über dem Ladezustand aufweisen würde! Sogar Ladekurven, die mit sehr konstantem Strom gefahren werden, verlaufen nie gleichmäßig, da geht es mal ein bisschen rauf mit der Spannung (=> etwas erhöhter Innenwiderstand), dann wieder etwas herunter mit der Spannung (verringerter Innenwiderstand). Bei jeweils demselben Ladestrom. Ist auch klar warum: Lithium Ionen quälen sich aus Graphit heraus, durch die SEI Schicht, durch den Elektrolyt, den Separator, den Elektrolyt, nochmals eine "Abfallschicht", und dann in die Metalloxid-Elektrode rein. Je nachdem, wie voll der Graphit bzw. die Metalloxid-Elektrode jeweils sind tun sich die Lithium-Ionen leichter oder schwerer in der Interkalation. Dadurch verändert sich der Innenwiderstand über den Ladezustand ganz natürlich.

Die einfachste Art, den aktuellen (ohmschen) Innenwiderstand einer Zelle zu ermitteln: Leerlaufspannung vor Test messen (möglichst auf das mV genau), dann die Zelle mit einem konstanten Strom belasten, der gern über C/4 liegen darf und nach z.B. 10 Sekunden die Zellspannung messen, Last wegnehmen und ein paar Minuten warten, bis die Zelle wieder eine konstante Leerlaufspannung hat. Dann den Mittelwert aus Leerlaufspannung vor und nach dem Test bilden, davon die unter Last gemessene Spannung abziehen, und diesen SpannungsABFALL (nicht die Gesamtspannung...) durch den Entladestrom teilen. Da kommen dann x milli Ohm raus. Das ganze bei einer vollen, bei einer halbleeren und einer fast ganz leeren Zelle machen, und man sieht schön, wie mit sinkendem Ladezustand der Spannungsabfall bei gleichem Laststrom immer größer wird. D.h. der Innenwiderstand steigt mit sinkendem Ladezustand. Wenn die Zelle wärmer wird sinkt dagegen der Spannungsbfall, d.h. der Innenwiderstand nimmt ab. Und wenn die Zelle mal 0 oder gar -20°C hat steigen Spannungsabfall und Innenwiderstand auf häufig nicht mehr praxistaugliche Werte.

Klar wird der Innenwiderstand von Zellen hochprofessionell mit verschiedenen Frequenzen gemessen (Impedanz), aber auch da kommt verschiedenes raus bei verschiedenen Ladezuständen. Bei LiFePO4 recht stark verschiedenes, bei NCM und LiCo nicht ganz so verschiedenes.

Es gibt ein sehr eindrückliches Diagramm eines Chinesischen Wissenschaftlers, wie sich der Innenwiderstand einer LiFePO4 Zelle über Ladezustand und vor allem Zelltemperatur ändert. Kannst auch nach der im Diagramm erwähnten pdf suchen, um da etwas tiefer einzusteigen ;)
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Re: BMS,PCB,PCM und max. Entladestrom

Beitrag von Alf » Mi 11. Sep 2019, 20:20

Du hast Blei vergessen, die Dinger waren im Ursprungsviehkel nämlich drin ( Kostengründe waren das.... Gott sei Dank, sonst wäre es noch teurer geworden.... )
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Re: BMS,PCB,PCM und max. Entladestrom

Beitrag von STW » Mi 11. Sep 2019, 20:32

Und die Blei-Akkus waren bei mir recht schnell zu Ende erprobt durch ständiges zu frühes Ableben :roll: Da habe ich nicht viel gemessen außer dem Kontostand. :?
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Re: BMS,PCB,PCM und max. Entladestrom

Beitrag von MEroller » Mi 11. Sep 2019, 21:51

Hehe, ich habe Blei nicht vergessen, sondern nur ignoriert :lol:
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Re: BMS,PCB,PCM und max. Entladestrom

Beitrag von Brushlesser » Di 17. Sep 2019, 13:00

Also ich schreibe jetzt doch noch was dazu,

ist alles richtig was du erklärt hast, nur leider scheinst du immer noch nicht zu verstehen was mit Realer Innenwiderstand gemeint ist. Bei einer Liion zelle sinkt die Leerlaufspannung fast proportional mit der Restkappazität ab, jedoch verändert sich nicht der Innenwiderstand.

Angenommen ich belaste eine Zelle mit 2500mAh Kapazität mit 2C entspricht das einem Entladestrom von 5A, ist die Zelle aber schon zur hälfte entladen also 1250mAh darf ich sie damit die Messung richtig abläuft ebenfalls nur mit 2C der RESTKAPPAZITÄT entladen also 2,5A, bei 5 wären es 4C. Was du schön erkennen wirst ist eine Gerade bei der der Innenwiderstand gleich bleibt, SO misst man bei einem Akkumulator richtig den Innenwiderstand. Stellt euch vor ihr entladet die volle Zelle mit 4C also 10A, ihr werdet feststellen das die Spannung genauso stark einbricht wie bei 1250mAh und 5A Entladestrom (4C).

Stellt euch noch besser vor so eine Liion Zelle ist wie ein Wasserfass mit 1m höhe das mit der zeit immer mehr an Druck verliert. Das Loch ganz unten von den 1m (Innenwiderstand), wo das Wasser rausfließt, ist immer gleich dick. Wenn ihr aber bei der Hälfte des Fasses immernoch den glechen Druck (Strom)
haben wollt müsst ihr das Loch kleiner machen. Also größerer Innenwiderstand und das ist das was ihr zu messen glaubt, man hat das Entlade zu Kapazitätsverhältnis (C) nicht zum Spaß erfunden.

Nur weil ihr schon seit 10 Jahren an E-Roller usw rumbastelt macht euch das noch lange nicht zu Experten.
Und nein ich bin auch keiner.

LG

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Re: BMS,PCB,PCM und max. Entladestrom

Beitrag von Alf » Di 17. Sep 2019, 20:48

War das Fahrrad jetzt in den Tümpel gefallen, oder warum dieser Ausfall?
Und ja, das Du kein Experte bist, das merkt der geneigte Leser sehr deutlich.
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Re: BMS,PCB,PCM und max. Entladestrom

Beitrag von MEroller » Mi 18. Sep 2019, 00:06

Brushlesser hat geschrieben:
Di 17. Sep 2019, 13:00
Nur weil ihr schon seit 10 Jahren an E-Roller usw rumbastelt macht euch das noch lange nicht zu Experten.
Und nein ich bin auch keiner.
Dann lies doch wenigstens selber nach, was der Experte Dr. Languang Lu gemessen hat:
LiFePO4 battery performances testing for BMS.pdf
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Re: BMS,PCB,PCM und max. Entladestrom

Beitrag von Brushlesser » Mi 18. Sep 2019, 02:07

Tut mir leid aber hast du das überhaupt gelesen?
Der bestätigt 1 zu 1 was ich euch versuche zu erklären.
Schaut euch einfach Seite 17 und 18 an. 17 ist Realer Innenwiderstand und 18 ist diese „Scheinveränderung“ durch die typische Messmethode (polarisation resistance).

Auf 17 seht ihr schön wie alle SoCs auf einer Linie sind,
die Veränderung durch die Temperatur ist klar aber die unterschiedlichen SoCs verlaufen alle gleich.
Das was du gescreenshottet hast waren beide Ergebnisse zusammen.

Den vorherigen Beitrag hab ich übrigens schnell in der Arbeit geschrieben, also ignoriert einfach die Grammatik und Rechtschreibfehler.

LG

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Re: BMS,PCB,PCM und max. Entladestrom

Beitrag von STW » Mi 18. Sep 2019, 07:28

Und welcher Innenwiderstand ist derjenige, der uns interessiert in der Praxis?
Nicht mal für einen Cent Gehirnschmalz investieren aber große Töne spucken ...
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