Panasonic CGR18650D 2350mAh im 10S6P - 13Ah Pack, Zellenstreuung

Diskutiere Panasonic CGR18650D 2350mAh im 10S6P - 13Ah Pack, Zellenstreuung im Akkus, Batteriemanagement (BMS) und Ladegeräte Forum im Bereich Diskussionen; Hallo Leute hab mir von Alfred den 10S6P (und auch 10S2P) gehollt und seine Messprotokolle (Format LogView .lov) ein bisschen weiter in...
torcman

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Hallo Leute

hab mir von Alfred den 10S6P (und auch 10S2P) gehollt

10S6P 13Ah-Akku_1.jpg


und seine Messprotokolle (Format LogView .lov) ein bisschen weiter in MATLAB berechnet.

Mich hat vor allem interessiert, wie weit die Zellenstockwerke (6 Zellen parallel) untereinander sich unterscheiden.

Die Zellen wurden auf 4.2V (also 42V das Pack, mit Balancer) geladen und dann mit 8A bzw. 16A entladen, mit Speicherung der Spanung ueber jede Zelle jede 2 Sekunden.

Am Ende der Entladung sieht man welche Zellen schwaecher sind, hier zB die 7:

8A Entladung 42V-31V 10S6P_Zellenunterschiede-7schlechteste.png

Die Daten wurden nach MATLAB transferiert um einfacher sie zu rechnen.

Da ich die Spannungdurchgaenge durch 3.25V fuer alle Zellen bestimmen konnte, konnte ich die Zellenkapazitaet eben so definieren: Kapazitaet Abgabe bei Endspannung 3.25V. Mir ging es nicht um den maximallen Absolutwert (zB bei 3.0 oder sogar 2.7V), sondern um die Streuung, also die Spannung von 3.25 ist schon OK, Hauptsache gleich fuer alle Zellen

Panasonic CGR 18650D in 10S6P discharge 8A.png


reingezoomt
Panasonic CGR 18650D in 10S6P discharge 8A zoomin.png


Bildschirmfoto 2014-02-21 um 20.44.43.png


oder in Difference Bar Graph

Panasonic CGR 18650D in 10S6P discharge 8A  capacity percent.png

Was lernen wir daraus?

Dadurch dass ich hier 6 Zellen parallel in einem Stockwerk eines 10S6P Packs habe, werden die wessentlich groesseren Differenzen zwischen den originallen einzelnen Zellen ueber 6 Stueck gemittelt. Am Ende bleibt ein exzellenter Gleichlauf der 10 Stockwerke. Ein Unterschied von +/-0.6% ist eben exzellenter Wert.

Zukunft.

nach einem Jahr (in fahr-km sind das ca 8 bis 10.000km, mit dem BionX bis heute 12.5 Tkm) werde ich die Zellen wieder vermessen - schauen wir dann wie sie driften.
 
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Habt ihr die Zellen vor dem Zusammenbau ein bisschen sortiert oder eher zufällig zusammengestellt?
 
torcman

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ja wir haben die massiert ;)
 
Alfred

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@Peter: Danke für die schöne Analyse!

@Eheli schrieb:
Habt ihr die Zellen vor dem Zusammenbau ein bisschen sortiert oder eher zufällig zusammengestellt?​

Die Zellen wurden vor dem Verschweißen nur auf Spannungsgleichheit +/- 20mV geprüft, sonst sind alle zufällig zusammengewürfelt!
Man bedenke, welcher Aufwand das wäre 60 Zellen einzeln zu vermessen und dann zusammenzustellen :rolleyes:

Gruß
Alfred
 
Eheli

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Man bedenke, welcher Aufwand das wäre
Naja, man könnte zumindest den Innenwiderstand messen, das dauert je nach Methode ca. 1 Minute pro Zelle. Dann könnte man die "nicht so tollen" Zellen, falls überhaupt solche dabei sind, schön aufteilen oder aber sogar gar nicht verkaufen. Bei 60 Zellen hat man als Enduser immer die Wahrscheinlichkeitsrechnung im Kopf, es könnten ja vielleicht doch ein paar faule Zellen dabei sein, wer weiß, wo das Zeug herkommt!
 
torcman

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du hast immer noch nichts verstanden, ich beweise hier in meiner messung, dass die zellen auf median abweichung von 0,2% perfekt gleich sind und du reitest immer noch auf der selektion. wozu wenn die zellenstockwerke auf 0,2% gleich sind. wäre eine zelle faul wäre fehler bis zu -16%, hier sind 0,2%, klingelts jetzt endlich? eine kapazitätvermessung geht vl mit 2-3% (wegen temperatur etc) genau, also viel ungenauer als das was brauchen würde um die 0,2% noch zu verbessern. ich schlage vor, denke zuerst nach, wenn du irgendwas fragst oder postest, 280 deine post innerhalb ein paar tage und alles nix gescheitest, vermesse 60 zellen auf 0,2% und rede dann, aber vermesse zuerst eine zelle 5 mal und zeige wie deine messungen derselben zelle streuen .... - ich habe dir woanders schon geschrieben, mache man mal pause vom forum, deine 280 beiträge sind nix wert und nur gelogen wie 4% zellenpreis in einem Bosch-Akku, lass meine postings einfach in ruhe, als themaertsteller wünsche ich mir keine postings von dir, capitto? jetzt landest du auf meine ignorierliste.
 
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ich beweise hier in meiner messung, dass die zellen auf median abweichung von 0,2% perfekt gleich sind
Torcman, mir ist schon klar, dass jeweils 6 Zellen parallel alle ziemlich die gleichen Werte ergeben müssen. Ist ja logisch, weil eine etwaige faule Zelle von den 5 parallelen Nachbarn gestützt wird.
Da es hier um Messungen geht, wird man ja noch fragen dürfen!
 
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Torcman, mir ist schon klar, dass jeweils 6 Zellen parallel alle ziemlich die gleichen Werte ergeben müssen. Ist ja logisch, weil eine etwaige faule Zelle von den 5 parallelen Nachbarn gestützt wird. Da es hier um Messungen geht, wird man ja noch fragen dürfen!
Eheli, wenn eine der Zellen im P-Strang schwach ist dann wird diese, wie du schon sagst, von den anderen getragen, aber letztlich wird dieser P-Strang schwächer (also eine geringere Spannung) sein und somit mit der Messmethode von torcman eine hoehere Abweichung aufweisen.
 
C

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Zukunft.nach einem Jahr (in fahr-km sind das ca 8 bis 10.000km, mit dem BionX bis heute 12.5 Tkm) werde ich die Zellen wieder vermessen - schauen wir dann wie sie driften.
Wirst Du die Zellen mit BMS betreiben oder während des Ladens ausgleichen oder ganz ohne Balancing betreiben?
 
Kraeuterbutter

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Bei 60 Zellen hat man als Enduser immer die Wahrscheinlichkeitsrechnung im Kopf, es könnten ja vielleicht doch ein paar faule Zellen dabei sein

ja, dieses Argument gegen Akkublöcke mit vielen Zellen hört man oft

aber wegen der Wahrscheinlichkeit:
wenn wir mal Selektion außen vor lassen:

baust du dir nen Akku aus grossen Zellen, z.b. 10s1p mit 12Ah Zellen
und die Zellen weichen in ihrer Kapazität um bis zu 10% ab dann hast du das als Endresultat dann auch beim Akkupack

baust du dir den Akku als 10s6p mit 2Ah-Zellen auf, also am Ende ebenfalls 12Ah Akkublock
und hast bei den Zellen ebenfalls 10% Streuung

es käme nem Lototreffer gleich, dass du in einem Zellenstack zufällig die 6 schlechtesten zellen verbaust (geringste Kapazität) und in einem anderen Zellenstack zufällig die 6 besten Zellen
und selbst wenn dieser extrem unwahrscheinliche Fall passiert, ists immernoch weniger wie 10% im Gegensatz zum Akkublock mit den großen Einzelzellen

also die Angst, das viele Einzelzellen böse böse böse sind (hört man ja oft) - tja, viele einzelene Zellen parallel haben eben auch Vorteile
 
torcman

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Wirst Du die Zellen mit BMS betreiben oder während des Ladens ausgleichen oder ganz ohne Balancing betreiben?

die Zellen werden mit dem SMART BMS betrieben.

Das BMS wird modifiziert: Charge und Discharge Leitung wird die gleiche sein, nur eine, da ich den Zusatzpack direkt an BionX-Akku-Zellen mit 2-Draht Kabel anschließe, somit starke Rekuperationstroeme habe, also Stromrichtung ist wie beim Laden.

Die Beschreibung der Modifikation stelle ich hier vor:

https://www.pedelecforum.de/forum/s...-meine-ersten-Erfahrungen&p=168985#post168985
 
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torcman

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Hi

sind etliche Monate vergangen, da ich diesen fuer mich viel zu grossen 13Ah Pack nur fuer den Sommer brauche (im Winter habe ich einen kleineren 6Ah) war es an der Zeit eine Rahmentasche (Extreme-xl) zu besorgen und den Pack einzubauen.

Ich musste den 10S6P Pack auf 7S und 3S teilen - das heiss den schoenen Pack zu reisen, die PCB-Deckel zu schneiden.

Beide Teile wurden mit 1mm PCB ummantelt und dann in 4mm gelochten (Waermeabfuhr) Gummi Matte schwimmend verpackt. In der Tasche sind noch Styropor Bloecke als Füllmaterial.

Und die Zellen?

die waren die 5 Monate einfach dar gelegen, 2x habe ich die Spannung sicherheitshalber geprueft, Entladung war fast null (kein BMS)


Nach Anschluss des BMS, umgebaut nach meiner Methode, wurde sehr niedriger Strom von 0.2A gewaehlt (1.5% der Akku-Kapazitaet), um den 13Ah Pack langsam abzugleichen. Die SMART-BMS Bleeding-Stroeme sind so mikrig, verglichen mit den 13Ah.

Das war ein sehr interessantes Experiment, trotz dessen, dass das SMART BMS eigentlich nicht unter 9mV abgleichen sollte, hatte es ganz gut genauer abgeglichen, auf ca 2mV.

Auf dem Bild sind genaue Messungen mit einem 5 stelligen Voltmeter am Abend (3x) und am Morgen dargestellt.

Die Messungen zeitlich gehen von unten nach oben, ja die Spannung steigt beim laden.


Die Zelle 3 wurde abgesenkt, die Zelle 7 angehoben.


SMART BMS gleicht die Zellen an.png


die leichte Spannungsteigung vs Zellen-Nr in dem SMART-BMS ist klar auf die schwierige Aufgabe der Zellenmessung bei immer hoehere Spannung der Zellen-Stockwerke zu fuehren.

Die Elektronik muss, zB fuer die Zelle 10, den Messkondensator innerhalb des Chips zuerst an den Kondensator 1uF an der Zelle 10, also zwischen 37V und 41V verbinden, aufladen, dann trennen, auf den ADC-Eingang (5V) und Masse (0V) legen und die 12bit Umwandlung durchfuehren. Da wundert es mich schon, dass das so genau geht. Bravo OZ890-Chip !!

Also die leichte Neigung der Linien - einfach vergessen.

Von Messung zu Messung werden die Ausreißer immer kleiner, am Ende sogar nur 2mV von deren verlangten Wert (Strichlinie im Bild), trotz des mickrigen Bleeding-Stromes von ca 86mA verglichen mit den gewaltigen 13Ah Kapazitaet.

Die Tabelle dazu:

SMART BMS gleicht die Zellen an - Tabelle.png


Die naechste Aufgabe is der Kuehlkoerper fuer die Bleeding Rs und die MOSFETs, da ich keine Erlebnisse Typs "wieder BMS abgefackelt" wie hier oft im Forum berichtet wird, haben will. Das heisst mein SMART-BMS muss gut gekuehlt werden. Schließlich soll er vor allem im Sommer dienen.
 
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haegar

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willst du ein Aluprofil über die smd widerstände schrauben oder was stellst du dir da vor?
Eine Erwärmung der Mosfets hab ich bisher noch nicht bemerkt, vl denk ich demnächst mal dran nach längerer Vollast.
 
I

izeman

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AW: Panasonic CGR18650D 2350mAh im 10S6P - 13Ah Pack, Zellenstreuung

du willst die mini widerstaende kuehlen? sind ja nur 100mA. und die mosfets auch? was ziehst du denn leistung? bei mir werden die selbst bei 30A nicht wirklich warm.
 
Alfred

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100mA bei 39Ohm ergeben 0,39 Watt Heizleistung. Wenn das BMS so programmiert ist, dass alle 10 Zellen gleichzeitig balanciert werden, dann kommen wir im worst case auf 3,5 Watt. Das ist auf die kleine Fläche schon sehr viel! Hier eine Kühlung vorzusehen ist also sicher kein Fehler!

Bezüglich Wärmeentwicklung der FET's bei modifizierter Schaltung lt. torcman habe ich hier schon mal geschrieben.

Gruß
Alfred
 
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I

izeman

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AW: Panasonic CGR18650D 2350mAh im 10S6P - 13Ah Pack, Zellenstreuung

da hast schon recht. dann eben weniger zellen balancen und gut ist :) oder mit den grossen aufgeloeteten smd widerstaenden fahren. die haben auch genug oberflaeche um die waerme wegzubekommen. oder meinst nicht?
 
torcman

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danke Leute fuer die guten Antworten.

haette ich haeger und izeman gelesen, haette ich mir den Kuehkoerper fuer die Mosfets tatsaechlich sparren koennen :)

Aber wie das im Leben ist, tolles Wetter am Sonntag, schnelle Fahrt steht an,

also schnell in den Keller und 40cm2 Al 1mm Blech als U gefalzt (ca 6mm Abstand) mit einem PCB-Trager geklebt. Rechts des BMS auf allen FETs Thermo-Paste aufgetragen, das Blech gedrueckt, dass verlaengertes PCB auf dem Balancer-Konnektor geklebt, es entsteht praktisch ein Deckel 4mm oeberhalb alle SMD-Bauteile, die werden geschuetzt und der Kuehlkoerper mit der PCB-Bruecke horizontal gehalten.

Das SMART-BMS unten ist flach, also an Paar Stellen die zwei PCB umwickelt, damit kein Dreck reinkommt. Die Luft oberhalb der Bauteile zirkuliert durch Laengstoeffnungen. Der Kuehlkoerper ist total frei.

Aber wie ihr schon gewusst habt, braucht man eigentlich nicht. Ich war da ein bisschen uebervorsichtig, da das BMS in der Akku-Tasche eigentlich keine richtige Luftzirkulation hat.

Anfred schrieb:
100mA bei 39Ohm ergeben 0,39 Watt Heizleistung. Wenn das BMS so programmiert ist, dass alle 10 Zellen gleichzeitig balanciert werden, dann kommen wir im worst case auf 3,5 Watt. Das ist auf die kleine Fläche schon sehr viel! Hier eine Kühlung vorzusehen ist also sicher kein Fehler!

Hi Alfred - danke nochmals fuer den Akku - leider musste ich ihm teilen, 7S und 3S, aber das ging gut, ummantelt zuerst in PCB dann in 4mm gelochte Gummi-Matte (schwimmend). Kanten und Ecken doppelt - das haellt einige Jahre des Betriebs.

3,5 Watt:

errinerst Du dich, deshalb wollte ich nur 4 aktive Bleedings, also bei mir ca 1.2W - trotzdem wird warm.


Die Bleeding-R werden schon warm und dadurch auch das PCB. Nach einer Ladung, wenn die LEDs staendig flackern, ist das PCB schon mehr als handwarm. Heute wuerde ich jedoch alle 10 Bleedings machen, weil durch die 4 verringert man die Faehigkeit des SMART-BMS, aber auf 4 von 10 und unten ebe kuehlen.


Abhilfe:

Thermopads unterhalb des PCB/Bleeding-R kleben und ein Blech drauf, entweder laengst des PCB - also nur 1 Seite kuehlt, oder als U - beide Seite des Blech kuehlen.

Bis dann ...
 
torcman

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Nachtrag - Vergleich der Steifigkeit der 10S6P Panasonic und der parallel geschalteten Konions 10S6P.

Die Konions brechen deutlich weniger unter Last an, nichts neues, als die Panasonics.

Habe gerade nach der Fahrt (zusammen gestern und heute ohne nachladen 154km, heute nur schwierige Waldwege) die Akkus getrennt und das Ri bestimmt, bei ca 36.5V.

Also die Mehrkapazitaet der Pana hat man schon, aber die Steifigkeit muss man sich von den Konions holen, somit ganz gutes Kombo, die beiden Akkus parallel.
 
torcman

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ich habe den Pack fast leer gefahren, dann kontrolliert bis 33V @ 1A entladen. Das ist mein Standard, tiefer entlade ich nicht, da der Motor in der Praxis sowieso nicht zieht.

Danach habe ich den Pack bis 42V geladen (4.2V/zelle). Er hat 12.14Ah angenommen, also nenne ich ihm ab heute 12Ah. Nominall waeren es 6x2350mAh=14.1Ah, somit sind es pedelec typisch 12/14.1=85% von nominal.
 
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Kurze Meldung, den beschriebene Pack benutze ich seit 2 Jahren, auch bei Temperaturen im Sommer (Südfrankreich) oberhalb 30°C. Gefahren bin ich damit ca 20Tkm. Nicht ein einziges Mal irgendwelche Probleme. Neulich gemessene Kapa oberhalb 12Ah (entladen nur bis 3,3V/Zelle). So soll es bleiben :) Diesen Pack benutzte ich bei meinen 4 Fahrten oberhalb 200 km im Jahre 2013.
 
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