Vorstellung: "Akku-Schon-Ladegerät": Laden nur bis 80%

[PillePalle]

Das Hauptproblem bei so einem Produkt ist vorwiegend auf die Zertifizierungsseite. Du kriegst vielleicht noch die Standards für CE geregelt, aber weder UL noch nach IEC kannst du so ein Ladegerät zertifizieren.

Die UL kenne ich nur mit Relevanz hinsichtlich der Zelle. Diese oder eine IEC die mit einer _tieferen_ Abschaltschwelle ein Problem hätte, wäre mir neu. Kannst du kongreter werden?

Eine weitere Sache ist das Thema wo setzte ich die Aktivierung vom passiven Balancer, denn diese darf nicht zu tief liegen. Liegt diese zu tief, ist noch der Ladestrom zu hoch und der paaive Balancer ist wikungslos.

Ich wäre davon ausgegangen, das balancing immer Wirkung zeigt, ob durch den Ladestrom überlagert oder nicht. Der Ladestrom wirkt immer auf alle Zeiten symmetrisch.
Ich meine vielmehr, die Schwelle ist so hoch da sich die Batterie immer & automatisch nach der Vollladung auf die Abschaltschwelle des Balancers entlädt. Das will man ggf. nicht haben, da es einfach Kapazität kostet.

Der schwache Punkt bei diesem "Laden abbrechen" ist das schlechte Verhältnis zwischen Reichweitenverzicht und "Schoneffekt".
Wenn man mit 41V lädt hat man überschlägig 95% Kapazität und nie mit mehr als 41V geladen, wodurch man erfahrungsgemäss mit einer Verdoppelung der Zyklenzahl rechnen kann.
Wenn man mit 42V lädt und den Ladevorgang abbricht, sobald der Strom sinkt, hat man die 42V schon erreicht und 41V lange überschritten, kaum geschont und trotzdem nur 90%.
Wenn man "bei 80%" abbricht, überschreitet man wahrscheinlich auch nicht 41V, es gibt mehr Zyklen aber es fehlen immer 20% Reichweite.

Die 41V sind immer nur beispielhaft. Das ist halt eine Spannung mit gutem "Return on Investment" bzgl. Zyklenzahl vs. Kapazitätsverzialle

Ich meine die Spannung im Moment der Abschaltung spielt überhaupt keine relevante Rolle Es geht hier nur um ein paar Sekunden. Wichtig ist vielmehr die sich (SOC abhängig) einstellende Ruhespannung. Die liegt nahezu unverändert bis zur nächsten Fahrt an (solange der Balancer aus bleibt - s.o.) und beschleunigt die Alterung exponentiell.
Diese Aussage trifft auf alle Hersteller zu.

Und da auf viele weitere Faktoren verwiesen wurde: die lassen sich für den Kunden nicht ändern, mit der Ausnahme Temperatur. Worst case ist 100% SOC und Hitze.

 

[Rutzki73]

Die UL kenne ich nur mit Relevanz hinsichtlich der Zelle. Diese oder eine IEC die mit einer _tieferen_ Abschaltschwelle ein Problem hätte, wäre mir neu. Kannst du kongreter werden?

The Underweriters Labratories (UL) ist ein amerkanisches Unternehmen, das wie unser TÜV, die Sicherheit zahlreiche Produkte nach bestimmten Sicherheitsstandards zertifiziert.
Die Sicherheitsstandards von Akkuzellen sind nicht dieselben wie die von Ladekomponenten (Netzteilen und Ladegeräten).

Bestimmte Sachen lassen sich aufgrund deren Konstruktion einfach nicht zertifizieren.

Die Balancierung erfolgt mit dem Einsatz von Widerständen, die praktisch die "überflüssigen" Spannungsdifferenzen auf der Ebene der Reihenschaltung "wegrasieren". Das kannst du kaum Effiezient machen, wenn der Ladestrom noch sehr hoch ist.

 

[onemintyulep]

Wichtig ist vielmehr die sich (SOC abhängig) einstellende Ruhespannung.

Das hat zwar auch einen degradierenden Effekt, aber der ist viel geringer als während geladen wird. Während des Ladens finden einige Ionen nicht ihren Platz, und lagern sich als Metall an. Die Ladungsträger gehen verloren und der Platz an der Elektrode auch. Das sind umso mehr je höher Spannung, Strom und Zeit und je niedriger die Temperatur.
Um das "Cycle Life" zu messen wird in einem fort geladen und entladen und da wirkt sich die Ladespannung so deutlich aus, obwohl das ganze nicht lange dauert.

 

[PillePalle]

Das hat zwar auch einen degradierenden Effekt, aber der ist viel geringer als während geladen wird. Während des Ladens finden einige Ionen nicht ihren Platz, und lagern sich als Metall an. Die Ladungsträger gehen verloren und der Platz an der Elektrode auch. Das sind umso mehr je höher Spannung, Strom und Zeit und je niedriger die Temperatur.
Um das "Cycle Life" zu messen wird in einem fort geladen und entladen und da wirkt sich die Ladespannung so deutlich aus, obwohl das ganze nicht lange dauert.

Nein Ich rede nicht von Plating.
In den Bereich solcher Potentiale kommt man beim Laden von Consumerbatterien hoffentlich nie.
Ich rede von ordinärer kalendarischer Alterung.

 

[PillePalle]

Die Balancierung erfolgt mit dem Einsatz von Widerständen, die praktisch die "überflüssigen" Spannungsdifferenzen auf der Ebene der Reihenschaltung "wegrasieren". Das kannst du kaum Effiezient machen, wenn der Ladestrom noch sehr hoch ist.

Der Ladestrom während des Balancings ist vollkommen unerheblich. Der coulombsche Wirkungsgrad unserer Zellen ist quasi 1 (wie hier schon richtig erwähnt).
Aber der Balancingstrom fließt, bis die Abschaltschwelle unterschritten wird. Wenn du bis 4V balancierst, haben alle Zellen einige Stunden nach Vollladung eben nur noch 4V.
Das will der Kunde nicht.

 

[onemintyulep]

In den Bereich solcher Potentiale kommt man beim Laden von Consumerbatterien hoffentlich nie.

Das ist ein statistischer Effekt, dh. es gibt da keine "Schwelle" wo das anfängt. Als Plating bezeichnet man es halt wenn man es an der Oberfläche sieht. Es geht doch um Lebensdauer, nicht um Defekt. Was verursacht denn deiner Meinung nach den Kapazitätsverlust durch Lagerung bei hoher Spannung? Das scheint mir weniger offensichtlich.

 

[PillePalle]

Das ist ein statistischer Effekt, dh. es gibt da keine "Schwelle" wo das anfängt. Als Plating bezeichnet man es halt wenn man es an der Oberfläche sieht. Es geht doch um Lebensdauer, nicht um Defekt. Was verursacht denn deiner Meinung nach den Kapazitätsverlust durch Lagerung bei hoher Spannung? Das scheint mir weniger offensichtlich.

Zum Plating kommt es, wenn es aufgrund einer reduzierten Diffusionsgeschwindigkeit und Unzureichendem Poteital an der Anode zu einer unvollständigen Interkalation der Li-Ionen kommt.
Das tritt in Laderichtung bei hohen Strömen und tiefen Temperaturen auf. Die ist für eine Zelle völlig determiniert und wiederholbar.
Zum großen Teil Lager sich dieses Li zeitverzögert in die Anode ein, aber nicht immer. Zu erkennen wann es zu einem dauerhaften Plating kommt und dieses bei maximalen lästigen zu unterbinden ist die Kür. Aber die unserer Comsumerakkus völlig unerheblich.
Gemeinde kalendarischer Alterung dagegen entsteht maßgeblich durch Zersetzungseffekte des Elektrolytes und der SEI, die sich immer wieder neu bilden muss.

 

[onemintyulep]

Und wie wäre da der Zusammenhang mit dem SOC?
Aber lassen wir das. Es macht jedenfalls hunderte von Zyklen Unterschied, auf welche Spannung man den Akku lädt

 

[PillePalle]

Und wie wäre da der Zusammenhang mit dem SOC?
Aber lassen wir das. Es macht jedenfalls hunderte von Zyklen Unterschied, auf welche Spannung man den Akku lädt

Der Zusammenhang liegt maßgeblich am elektrochemischen Potential, dass sich durch die OCV nach SOC einstellt. Der zweite Faktor wurde bereits genannt: Temperatur.
Das Begrenzen des oberen Totpunktes des Ladehubs macht Lebensdauerseitig absolut Sinn. Der positive Effekt wurd schon hundertfach nachgewiesen und das ist auch der Grund, warum dies bei allen BEV's auf dem Markt exakt so gemacht wird.
Und der Nutzen liegt nicht in der Erhöhung der Anzahl der Teilzyklen (was überhaupt keinen Nutzen darstellen würde), sondern vielmehr in der deutlichen Erhöhung der Vollzyklenäquivalente/Ladungsdurchsatz plus deutlicher Reduktion der kalendarischen Alterung bei Lagerung der "vollen" Batterien.

Lies dich bei Interesse doch mal in die batteryuniversity ein (hier schon erwähnt). Zum Einstieg bieten sich die Artikel durchaus an.
Das bietet sich an, bevor man Meinungen abgibt.
Aber lassen wir das. So spannend ist das Thema auf dieser Flugebene für mich auch wieder nicht.

 

[E-Strampler]

Bei yuoTube entdeckt: So hält Dein Li-ionen-Akku ewig
vlt einigen zu trivial, aber alles zusammengefaßt, was wichtig ist

 

[PillePalle]

Gleich an die Autoindustrie verkaufen. Du wirst reich.
(ich glaube du hast den Link vergessen)

 

[onemintyulep]

batteryuniversity

Leider ist nicht alles was dort steht Gospel. Man muss die Informationen auch verstehen die man zusammenträgt. Beachte zB. das Diagramm mit den DST Cycles hier, das hat schon viel Verwirrung gestiftet, siehe auch die verwirrte Fussnote... (Lösung: in der Publikation wo das Bildchen herkommt sind die "DST Cycles" keine Entladezyklen)

 

[kreidler]

Hallo

Nochmal zurück zum eigentlichen Thema, nämlich die Akkus von Ebikes, Pedelecs, Scooter etc. gezielt und vollautomatisch auf nur ca. 80 % zu laden, um die Nutzungsdauer zu verlängern bzw. die Anzahl der Ladezyklen zu erhöhen.

Die Sache mit der "FRITZ DECT 210" ist nicht schlecht - habe ich ja auch schon geschrieben, aber es gibt da noch etwas Besseres für deutlich unter 20 €.

Zudem habe ich mit ein paar guten Leuten aus Wissenschaft und Technik gesprochen um mal Klarheit hinsichtlich vieler kleiner "spezial-technischer" Detail-Wenn & Aber zu erhalten.

Im Prinzip ist die Situation hinsichtlich einer Teil-Beladung von Li-Ion-Akkus sehr einfach und auch für Laien mit technischem Grundverständnis gut überschaubar.

Da die ganze Geschichte wäre hier etwas zu lang, daher habe ich sie in einem eigenen Thread vorgestellt:
Automatisierte TEIL-Beladung von Li-Ion-Akkus für Ebikes, Pedelecs, Scooter, etc.

Liebe Grüße, Martin

 

[onemintyulep]

Nochmal zurück zum eigentlichen Thema

Vielleicht hättest du das "OT" auch lesen sollen, dann wäre dir aufgefallen, das es schon in dem ersten Bild in deinem Thread um die maximale Ladespannung geht, und nicht um die %. Ist mir grade aufgefallen.

 

[onemintyulep]

Hier ein Gleichnis, das eigentlich alle technischen Aspekte soweit abdecken sollte:

Wenn man Sekt einschenken will, ohne dass das er überschäumt, geht das, indem man das Glas nicht vollmacht.
Man kann aber auch den Sekt geschickt einschenken, dann schäumt es ebenfalls nicht über, doch man kriegt das Glas recht voll. (besonders relevant, wenn die Flasche schon weg ist, bevor man ausgetrunken hat)

So man den Sekt nicht selbst einschenkt, sondern das macht ein Lakai, nennen wir ihn Robert, und man kann ihm die Geschicklichkeit nicht einreden, da kann man ihm immerhin sagen "Du Robert, mach mal die Gläser nicht so voll, das gibt ne ziemliche Sauerei hier". Nun, vielleicht wird er einwerfen "das ist scheiss-schwierig, man kann ja in diese kack-schwarzen Hipster-Sekttulpen nicht reinschauen" - "Bemüh dich nicht weiter, lieber Robert. Ich hab grad ein Youtube-Video geschaut und gelernt wie man den Sekt mit reduzierter Ladespannung geschickt einschenkt, jetzt schenke ich selbst ein, und muss nie mehr mit halbvollem Glas rumfahren. Deine Dienste benötige ich fürderhin nicht mehr. Und nimm bitte diese kackschwarzen Hipster-Sekttulpen mit, wenn du gehst. Da sieht man ja gar nicht was man lädt."

Bitte nicht als OT löschen, ich brauch das noch für nächstes mal.

 

[sigimann]

Bei meiner Wallbox für 2 Räder kann man einfach eine oder zwei Si-Dioden in Reihe schalten und erhält dann
ca. 41,2V oder 40,5 V (ohne Dioden 41,8V; außerdem kann noch zwischen 1A oder 2 A gewählt werden):

Ich will das jetzt nicht erklären, aber das ist völlig daneben und geht so überhaupt nicht.

Sigi

 

[kfs]

Ich will das jetzt nicht erklären, aber das ist völlig daneben und geht so überhaupt nicht

Geht so überhaupt nicht ???????

manipuliertes Ladegerät:
CC=2A/CV=4.05V
Die CV-Phase dauert lange

Dioden-Methode:
CC=2A/CV=4,2V + zwei Dioden in Serie
Die CV-Phase dauert ewig, die Dioden verschwenden Energie

Mess-Steckdose
CC=2A + Leistungsmessung , Abschaltung bei steigender Leistung vor der CV-Phase
Statt einer Spannungsmessung wird von der Ladeleistung auf die Spannung geschlossen.
Ladeleistung = Akkuspannung mal 2A, also Akkuspannung = Ladeleistung / 2A
(Der Wirkungsgrad des Ladegerätes wird als konstant und der Einfachheit halber als 100% angenommen.)

Fritz-Steckdose:
CC/CV + Leistungsmessung, Abschaltung bei sinkender Leistung während der CV-Phase
Nach dem Beginn der CV-Phase wird beim Unterschreiten einer gewählten Ladeleistung abgeschaltet. Standard wäre ca. 200mA, also ca. 8W.

Die Steckdosen-Methoden haben beide den Schönheitsfehler dass sich der Akku über das abgeschaltete Ladegerät langsam entlädt. Will man 80% (4.05V) erreichen, dann beträgt die Ladespannung zeitweise mehr als 4.05V. Diesen Nachteil haben die beiden erstgenannten Methoden nicht. Sie sind somit schonender, es dauert dafür länger und sie können sich vollumfänglich auf folgende Grafik berufen.

 

[onemintyulep]

Ich will das jetzt nicht erklären, aber das ist völlig daneben und geht so überhaupt nicht.

Dann erklär das mal. Natürlich geht das so.

 

[Wolfgang42]

Ich will das jetzt nicht erklären, aber das ist völlig daneben und geht so überhaupt nicht.

Dann erklärbar was und wieso das nicht geht

 

[sigimann]

Zum Dioden einfügen.

Bei manch einem Ladegerät mag es gehen, aber Bauteile in die Ladekanal zu bauen und falsche Spannungen vorgaukeln ist wohl die schlechteste Idee überhaupt.

Sigi