wie LiIon NCM Akku betreiben?

[derPhil]

Moin ihr!

könnt ihr mich mal n bischen 'updaten'?! ich hab so ein paar Sachen im Kopf (irgendwann gelesen oder gehört), aber jetzt ist die Zeit, wo ich es mal genauer wissen sollte...

also im Kopf ist
- Akku bis 80% laden und nicht unter 30% entladen (also praktisch nur die halbe Kapazität ausnutzen), dann lebt er am längsten.
- 0,1V weniger Ladeschluss heisst 8..10% weniger Energie im Akku
- Laden/Lagern möglichst nicht unter 10°C, Entladen nicht unter 0°C

Datenblattangaben der Zelle:
Charge-cutoff voltage: 4,2V
Discharge-cutoff voltage: 2,5V (>0°C)
Nominal Voltage: 3,7V
Nominal Capacity: 60Ah
Pouch Cells, 20S

Ich stelle also gewöhnlich beim Laden das BMS auf 81V max, steck den Lader dran (ca. 15A obwohl 20A draufsteht) und lass laufen. Wenn das BMS / der Lader dann abschaltet, steht auf dem Lader Display 75%. Ein wenig nach dem Abschalten hat der Akku ca. 80V.

Nach meiner Rechung (oben) ist der Akku dann ca. 80..85% geladen. Würdet ihr sagen, das ist so?

Nach 25..35 km Fahren geht die Spannung dann beim 'Gas' geben unter 70V, und lade nach, wenn ich wieder zuhause bin. Ohne Last hat der Akku dann natürlich noch über 70V. Nach Energiezähler an der Steckdose braucht der Roller so 4,5..5 kWh/100km (+/- je nach Fahrweise), mit 30km sollte ich also etwa/etwas mehr als 30% Kapazität verbraucht haben.

Was heisst eigentlich Discharge-cutoff voltage? Ist das die Spannung unter Last oder im Leerlauf? Das BMS würde ja wahrscheinlich abschalten, wenn eine Zelle drunter ist, also auch beim Beschleunigen, obwohl die Leerlauf/'Niedriglast' Spannung noch drüber läge?

Wenn ich jetzt mal weiter fahren muss - ist es besser, den Akku dann vorher höher zu laden oder 'am Ende' etwas weiter zu entladen? Ich vermute ersteres ist besser, wobei ich die letzten 10..20% (also die Volladung über 80..81V) erst kurz vorm Losfahren mache und dann eben ziemlich kurzfristig gleich wieder etwas entlade?

Habt ihr sonst noch Tips zur Akku Strategie?!

danke & Grüsse!

[dominik]

Bei weiteren Strecken lieber voher voller laden.
Das zu tiefe entladen ist tendenziell schädlicher.
Wobei voll auch nur 83,5V sein können.
Wichtig, es muss das BMS ab und ab zum ausgleichen der Zellen kommen, sonst kann es sein das der Akku auseinander läuft und schneller unbrauchbar wird.

Am Ladegerät hängend, wochenlang stehen lassen ist schlecht. Ganz voll laden und wochenlang stehen lassen ist auch nicht so gut.
Richtig schlecht ist im Winter den SOC Stand nicht im Auge zu behalten und den Akku tiefentladen zu lassen.
Wenn das passiert hättest du dir vorher alles andere sparen können, den das schädigt am meisten bis hin zum Totalverlust.

Das BMS schaltet bei erreichen von Unterspannungsgrenzen ab, egal ob Pack Gesamt oder Einzellzellem. Es schaltet unter Last durch den Spannungsfall bedingt früher ab. Es schaltet aber auch lastlos bei der gleichen Schwelle ab. Die Gefahr bei letzterem ist das wirklich kaum noch was im Akku ist und durch langes stehen der Akku weiter abfällt.

Viel wichtiger als Akku-schonen ist aber das regelmäßige Fahren, .
Dann steht er nicht lange voll rum und droht sich auch nicht selbst tief zu entladen.
Und ich glaube nicht das unsere Kilometerkönige alle eine Wissenschaft ums laden betreiben.

Ich hatte zu Beginn auch nur bis auf 4,05V pro Zelle geladen, habe dann aber recht schnell auf 4,18V erhöht, da einfach 15km mehr Reichweite dabei rum kommen. Ich lade dafür aber nur jedes 3-5. mal bis dahin, dann wenn ich es halt brauche. Ich stelle aber das BMS nicht extra um sonder drossle den Ladestrom entsprechend so daß der Akku dann nicht ganz voll ist bis zum nächsten losfahren.

Ich hatte kürzlich einem 9 Jahre alten Samsung 36V 10Ah Ebike Akku mit defekten BMS auf dem Tisch. Das Fahrrad hatte knapp 20tkm drauf, der Akku wurde vom Ladegerät immer bis 4,20V pro Zelle geladen und im Winter hing der Lader Wochenlang am Akku dran, da nach dem ersten Winter der Akku bei der ersten Ausfahrt schon direkt vor der Garage abgestellt hat.
Meine Messung mit konstant 10A Last bis 3V ergab 10,7Ah Restkapazität. Somit noch wie neu oder der Akku hatte ab Werk deutlich Überkapazität.

[derPhil]

danke dominik.

ich habe nur dieses Ladegerät, wo draufsteht "84V 20A" und ansonsten nur chinesische Schriftzeichen. und irgendwas einstellen kann ich da auch nicht...

ich würde gern mal bei 4..4,1(5)V die Zellen balancieren lassen, aber ich weiss nicht, wie ich das machen soll, weil das blöde Daly BMS nur balanciert, wenn geladen wird, und dann nur mit 50mA. Ich wette das China Netzteil haut auch bei 83V noch erheblich mehr Strom raus. CC/CV steht da nicht drauf, und das chinesische Schriftzeichen dafür kenn ich nicht. Und ich glaube, Daly merkt Ladung sowieso erst ab 1A. Ich glaube, das Ding ist eine komplette Fehlkonstruktion, und kann mir nicht erklären, warum Fritz das für besser als das ANT hält. Aber es ist nun mal in dem Akku drin.

Mit meinen Labornetzteilen komme ich leider nicht so hoch. Ich überlege, zB. 70VDC ungeregelt zu machen und da ein Labornetzteil mit in Reihe zu schalten. Dann müsste die Strombegrenzung ja eigentlich funktionieren, und bei ganz wenig Strom die Spannungsbegrenzung auch am Ende?

Oder kennt ihr ein gut einstellbares Ladegerät? für das bischen am Ende muss das ja keine große Leistung bringen...

[dominik]

Es gibt für 80Euro chinesische 100V 3A Labornetzteile. Wenn du wenig Strom brauchst ist das wohl einfacher.

In Reihe schalten geht aber auch. Ein kräftiges 60-70V und dann das cc/cv Labornetzteil dazu. Wichtig vor dem anklemmen an den Akku die Netzteile auf Spannung bringen, je nach Qualität sind die sonst Geschichte.

Ich habe mir mehrere riden RD6015 und RD6020 60V 15/20A Stepdown Regler angelacht und betreibe die dann in Reihe, so bin ich auch für zukünftige Projekte gerüstet.
Ist natürlich völlig übertrieben, aber ich schrieb ja woanders schon mal, was für ein hoffnungsloser Fall ich bin.

[didithekid]

Hallo Phil,

was die Nutzungsbedingungen der Pouch-Zellen sind, steht normalerweise im Datenblatt.
Hier mal eine Beispiel:
https://www.leclanche.com/wp-content/up ... 2.2021.pdf

Den NCM-Akkus ist Laden in der Regel nur oberhalb von 0°C zuzumuten. Aber Entladen geht auch bei Frost (sofern man da fährt).
Mache Zellen sind schon ab -20°C freigegeben. Andere Herstelle begrenzen auf -15°C oder -10°C. Immer begleitet von dem Effekt, dass bei Kälte mehr Energie im (höheren) Innenwiderstand verloren geht und nicht für reichweite genutzt werden kann. Auch beim Laden unter 10°C werden die Zellen nicht mehr richtig voll.
Lagerung ist auch bei leichtem bis mittlerem Frost kein Problem.
Entladeschuss im Fahrzeug muss >= 3,00 Volt eingestellt werden und Ladeschluss <= 4,20 Volt!

Die CC/CV-Ladekennlinie aus der Laborladung können die meisten Ladegeräte nicht vollständig nachbilden. Meine Ladegeräte mit 84 Volt Ladeschluss reduzieren den Ladestrom schon oberhalb von 80 Volt Stück für Stück und nähern sich dann im letzten Volt mit 0,6 Ampere der tatsächlichen Abschaltung bei 84 Volt und 0,4 Ampere Reststrom. Nach Abschalten des Ladegerätes hätte ein 20s-Akku dann gut 83 Volt 4,15 Volt je Zellen-Strang. BMS-Balancing erfolgt beim mir über die letzten 3 Volt, kann ich aber auch aktiv starten (ANT).
Meine 21s NCM lade ich aber jetzt bis 87,8 Volt auf ähnliche Zellenspannungen, um die Reichweitereserve zu haben.
Die Spannung des Ladegerätes liegt ja immer etwas höher, als die (Ruhe-)Spannung des Akkus, damit der Strom fließt. Daher kann die Anzeige am Ladegerät 75% Füllung, für einen kleineren Akku (z. B. den früheren Original-Akku) durchaus realistisch sein.

Du solltest im BMS die Discharge-Cut-Off-Spannung bei 3,0 Volt festlegen (das heist: "Schieben" wenn die Spannung tiefer liegt) und die Spannung wird natürlich unter Fahrstromlast früher erreicht, als wenn nur das Licht des Fahrzeuges brennt. Den Motor-Controller auf Abschaltung schon bei 63 Volt einzustellen macht ggf. Sinn, damit bei Liegenbleiben im Dunkeln, noch eine Zeit das Licht brennt.

Wenn Du für ein Akku-Leben von 15-20 Jahren Vorsorge treffen wilst, kannst Du dir natürlich ein "Akku-Nutzer-Schon-Programm" mit Nutzung im Bereich 80%-30% SOC überlegen (also 50% Reichweite) oder gar Eins mit 60%-40% (20% Reichweite), was dann noch mehr schont. Von mir aus auch 51%-49%, um den Akku und auch den Roller im museumsreifen Zustand zu erhalten.

Ich nutze meinen Roller hingegen zum Fahren und ich hasse dieses "Zum-Ladegerät-zurück-Schieben" wie die Pest. Diese Vorstellung, dass, während ich nicht schnell genug nach Hause schiebe, schon der Zersetzungsprozess im Akku beginnt, den nur rechtzeitiges Laden stoppen könnte, macht mich dabei ganz krank.
Mein Akku wird in der Fahrsaison daher immer vollgeladen. Über den Winter steht er vielleicht auch einmal ein paar Wochen mit 60% SOC herum, was kein Problem ist, da in vier Monaten ja nur um 10-15% verloren gehen, wenn das BMS komplett abgeschaltet wurde (muss man natürlich dran denken).


Viele Grüße
Didi

[derPhil]

Wichtig vor dem anklemmen an den Akku die Netzteile auf Spannung bringen, je nach Qualität sind die sonst Geschichte.

oh, das habe ich bei dem jetzigen Ladegerät immer andersrum gemacht, (u.a.) weil bei meinem CTEK Lader explizit bei steht, dass man erst die Batterie anklemmen soll und dann das Netz. Es hat auch keinen erkennbaren Funken gegeben - ich hoffe, da ist eine Diode im Lader... Wenn andersrum der Elko im Lader (ich denk da is einer drin?) auf 84V geladen ist, und ich 70V Batterie dran klemme, kann es ja doch mal "funken", oder? Ok, bei einem Labornetzteil mag die Sache anders sein. Ich glaub, ich werd mir mal sowas besorgen...

Entladeschuss im Fahrzeug muss >= 3,00 Volt eingestellt werden...!

uff, danke für den Hinweis! ich dachte wenn im DB Discharge-cutoff 2.5V steht, reichen 2.7V eingestellt?! Bei 3V Einstellung schaltet das BMS ja schon ab, wenn ich eigentlich z.B. noch 3.3 drin hab, aber mal kurz etwas zu viel 'Gas' gebe? Aber gut, ich sehe, dass relativ tief Entladen auf jeden Fall zu vermeiden ist, und werde dementsprechend vielleicht noch ein Volt bei 'standardmässigen' Laden drauf lagen, damit ich auch im Falle von 'Überraschungen' garnicht unter 65V komme.

BMS-Balancing erfolgt beim mir über die letzten 3 Volt, kann ich aber auch aktiv starten (ANT).

Dieses Daly BMS ko.. mich ziemlich an. Ich seh bei dem echt überhaupt keinen Vorteil, nur Nachteile. Auch die im Edelstahlgehäuse eingeschlosse Konstruktion des Akkus ist ja auf der einen Seite ganz schön, aber dass man an die Zellen nicht dran kommt, um sie ggf. manuell zu balancieren, ist alles andre als optimal.

Von mir aus auch 51%-49%, um den Akku und auch den Roller im museumsreifen Zustand zu erhalten.

Hauptsache, er wird dann im Museum auch entsprechend gepflegt

Mein Überlegungen zum Akku rühren daher, dass ich z.B. irgendwo gelesen habe "R.i.p ... 20tkm ... wegen Zelltod" - wenn ich im Datenblatt "DOD 100% >2000 Cycles 70%" lese, würde ich ja vermuten, dass man 100tkm mit einem Akku schaffen sollte. Aber 1C werden wir zumindest beim Entladen ja selten einhalten...

danke euch & Grüsse!

[dominik]

Das mit dem vorher einstecken war auf deine Idee mit zwei in Reihe geschalteten gemünzt.

Beim Ctek mag das durchaus anders sein.

Der Funke beim leere Kondensatoren schlagartig an 80V zu legen ist sicher größer als Elkos von 84 nach 80V runter zu ziehen.

Unter 3V pro Zelle ist so gut wie nichts mehr drin.
Ein Fardriver Controller würde dir die mögliche Leistung kurz vir erreichen der Unterspannungsschwelle drosseln, zur Not bis hin zur Schrittgeschwondigkeit.
Dann merkt man es gleich.
Der Sabvoton kann das nicht.

[derPhil]

Der Funke beim leere Kondensatoren schlagartig an 80V zu legen ist sicher größer als Elkos von 84 nach 80V runter zu ziehen.

deswegen ja meine 'Vermutung' einer Diode bei dem Lader

[E-Bik Andi]

Ich habe bei einem Akku für den Roller welchen ich nur für Testzwecke habe das BMS so angeschlossen, dass es nur im Lademodus aktiv ist- im Fahrbetrieb geht die volle Akkuleistung direkt zum Controller (Masse durchgeschliffen am BMS). Ich stellte mal Testhalber die Leistungsreduzierung des Votol EM100 Controllers auf 44V bei einem 16S6P 60V Akkublock. Das entspricht 2,75V pro Zelle- da aber nie alle Zellen gleich entladen werden wegen der unterschiedlichen Leitungswiderstände, habe ich bewusst nicht auf 2,5V eingestellt- ganz schmerzbefreit bin ich dann doch nicht
Interessant war, wie sich der Controller verhalten hat! Bis 46V hatte ich noch genug Energie um noch 60km/h zu fahren auf der Ebene. Ab 45 Volt drosselte schon der Controller runter aucf 30 km/h und bei 44 Volt konnte ich neben Joggern fahren so mit 12-15 km/h. An Steigungen war nicht mehr zu denken, aber der Controller blieb an und die 44V wurden nicht unterschritten bis ich zuhause war- für mich eine perfekte Einstellung, ohne dem Akku zu schaden und trotzdem noch mit steigender Erfahrung heim zu kommen. Da mich der Sinn oder Unsinn eines BMS im Fahrbetrieb durch zig heimschiebe-Aktionen zum Wahnsinn trieb, ging ich diesen Weg.
Aber jetzt das Interessante für Dich (ich schreibe lieber eine ausführliche Vorgeschichte, dass man es nachvollziehen kann): Alle Zellreihen sind nach zwei solchen Aktionen im Leerzustand von 44V nur 0,03V im maximum auseinander und nach dem Laden und Balancieren fast perfekt auf den eingestellten 4,15V. Ich bin mir sicher, dass ich sehr lange Freude an dem "Testakku" haben werde. Kurzzeitig mal 3C zu ziehen schadet ihm anscheinend nicht, da er auch nie richtig warm wird nach einer 50km Runde.

[didithekid]

uff, danke für den Hinweis! ich dachte wenn im DB Discharge-cutoff 2.5V steht, reichen 2.7V eingestellt?! Bei 3V Einstellung schaltet das BMS ja schon ab, wenn ich eigentlich z.B. noch 3.3 drin hab, aber mal kurz etwas zu viel 'Gas' gebe? Aber gut, ich sehe, dass relativ tief Entladen auf jeden Fall zu vermeiden ist, und werde dementsprechend vielleicht noch ein Volt bei 'standardmässigen' Laden drauf lagen, damit ich auch im Falle von 'Überraschungen' garnicht unter 65V komme.

Hallo Phil,

bei den NCM-Pouch-Zellen (Polymer-Elektrolyt) ist oft nur der Betriebsbereich 3,0 Volt bis 4,2(5) Volt freigegeben. Daher würde ich 3,0 Volt oder höher als BMS-Cut-Off einstellen. Billig-LiPo-Zellen dürfen sogar nur bis 3,3 Volt entladen werden.
Auch bei den 18650er NCA-Zellen deren Betriebsbereich bis hinunter auf 2,5 Volt reicht, wird in Fahrzeugen trotzdem bei 3,0 Volt der Cut-Off bevorzugt, weil eine Reserve-Energie (Puffer, bis das abgeschleppte Fahrzeug wieder ans Ladegerät kommt) vorgehalten wird. Wie dominik bereits geschrieben hat: Zwischen 3,0 Volt, 2,7 Volt und 2,5 Volt steckt nicht mehr so viel an Energie (aber unter 2,5 Volt lauert der Tod).

Viele Grüße

Didi