Inselanlage Umstellen von Blei auf Lifepo4

Hallo Jörg,

danke für das Teilen deiner Erfahrungen.
Das hört sich für mich alles sehr schlüssig an.

Ja, klar, es wird gerne gemessen/berechnet wie viel geladen und entladen wird.
Das wird leider technisch bedingt immer ungenauer, je länger man keine Vollladung hatte.

Bei Blei konnte man auf z.B. 10% genau an der Spannung den Ladezustand erkennen.
Geht so etwas Ähnliches nicht auch bei dir?
Ich lese gerade: "Zwischen etwa 20 und 90 % verändert sich die Spannung nur sehr wenig."

Mich würde noch interessieren wie du mit dem ungenauen Ladezustand klar kommst.

Danke

Solange er nicht durchgehend und dauerhaft mit einer ständigen Ladeendspannung, die bei einer LIFEPO4 Einzelzelle i.d.R.exakt 3,6 V beträgt dauergeladen wird besteht keine Gefahr dass die Zellen geschädigt werden. Über dieser Spannungshöhe soll man besser nicht laden, schon garnicht unkontrolliert ohne Überwachung des Ladevorgangs bis zum Erreichen der Ladeschlussspannung.

Die LIFEPO4 Technik ist relativ sicher wenn man nicht mit höherer Spannung läd als die geltende Höhe von 3,6 V als Ladeschlussspannung einer Einzelzelle.

Das kann man dann ja beliebig multiplizieren je nachdem welche Systemspannung der eigene Solarakku aufweist.

Trotzdem soll man nicht dauerhaft mit den 3,6 V laden sobald die Zelle diese Spannung erreicht hat. Man muss nach dem Vollladen mit dieser Spannung erlauben dass die Akkuzelle auf ihre Ruhespannung von höchstens 3,45 zurückfällt und danach - wenn weitergeladen wird oder werden soll dann nur mit der Erhaltungsladung die der Ruhespannung also maximal mit 3,45 V weiterladen.

Man kann natürlich auch schonender nur bis etwa 80% weiterladen also mit einer Spannung von 3,4 V pro Zelle etwa.

Vernünftige LIFEPO Laderegler schalten an einem tiefer gelegenen Spannungsnivel die Boostladung zu die dann wieder bis zur Ruhespannung im Boostmodus läd und/oder - je nach Ladegerät wieder bis zur vollen Ladeendspannung von 3,6 V von der der Akku dann in seine Ruhespannung zurückfallen darf bis die Erhaltungsladung wieder einsetzt.

Das Erreichen der 3,6 V ist in etwa gleichbedeutend mit einer vollzogenen Ausgleichsspannung.

Ich kann eigentlich nur empfehlen außer dem BMS auch noch einen spezifisch für LIFEPO4 geeigneten Laderegler zu nutzen!!!

Unbedingt!

Denn im Prinzip regelt das BMS nur die Zellspannung der einzelnen Zellen untereinander so dass diese möglichst auf gleicher Einzelspannung gehalten werden so das nicht etwa eine etwas schwächere Zelle das ganze Akkupaket beeinträchtigt.

Bestenfalls haben BMS noch Überlade und Tiefentladeschutz, Verpolungs- und thermischen Schutz sind jedoch keineswegs als Laderegler zu verwechseln. Sie gleichen als Hauptaufgabe nur die einzelnen Zellen untereinander an.

Ja und dann unbedingt darauf achten dass nie tief entladen wird, beides, zu hoch und zu tief verzeiht die LIFEPO Chemie nicht!

Und nicht bei zu tiefen Temperaturen laden, dann hat man sehr lange lange Zeit seine Freude an den ziemlich eigensicheren LIFEPO4 Speichern!

Klar, wenn man einen dicken Eisennagel durch eine Zelle hämmert kann durch Kurzschluss auch was in Brand geraten, Lithium Polymer Akku sind da wie schon Che sagt eine viel gefährlichere Sorte. Und natürlich - lange und zu hoch über die Ladeschlussspannung zu laden würde ich lieber auch nicht ausprobieren wie "sicher" das wäre!

Gruss, Carl

@che, ich teile hier lediglich meine Recherchen und eigene Erfahrungen. Das berechnen des Ladezustandes ist definitiv bei den von mir genutzten JK BMS so, ein wohl auch bekanntes Problem. Seit ich das weiß kann ich damit arbeiten, bzw. beachte den angegeben Wert nicht.
Ich richte mich einfach nach der Spannung, für mich ist der Akku ab 25V leer.... bzw. arbeite ich mit dem Bereich von 25V bis 27.6V.

Ich sehe das eigentlich so, daß der Balancer mit meinen Einstellungen die Zellen ausreichend ausgleicht, so daß eine Ladung über der Ruhespannung nicht notwendig ist, also die Boostladung.
Ich werde weiterhin beobachten und bei Zeiten berichten.
Gruß Jörg

Das BMS muss natürlich einen Balancer haben, ich weiß nicht ob es BMS ohne Balancer gibt.

Noch mal kurz zum Thema Boostladung notwendig oder nicht:
Es gibt verschiedene Balancer,
einmal einen passiven der nur mit dem Überschussstrom während der Boostladung die Zellen ausgleichen kann. Somit Boostladung nötig, wenn auch nur gelegentlich.

Und den aktiven Balancer, so wie bei meinem BMS, der einstellbar ist und bei jedem Laden arbeitet. Boostladung dient dann nur zum schnelleren Laden, ansonsten nicht notwendig, eher besser darauf zu verzichten.

Meine Einzelzellen sind alle sehr gleich, nur die Ladezustandanzeige bräuchte die 0% - 100%, aber da kann ich gut mit leben bzw. ohne.

Hallo Jörg,

an der Ungenauigkeit der SOC Berechnung kann man wenig machen,
sie sind technisch bedingt. Erst bei 100% SOC setzen diese sich zurück.

Eventuell gibt es bei dir die Möglichkeit im BMS etwas ein zu stellen: z.B. Ladefaktor oder Schweifstrom.
Hiermit kann man eventuell für den eigenen Anwendungsfall brauchbare SOC Anzeige erreichen.

Falls es Einstellmöglichkeiten bei dir gibt, wäre es vielleicht ein Versuch Wert,
weil du über die Spannung recht gut beurteilen kannst ob die veränderten Einstellungen nun einen SOC Wert liefern,
der besser zur Realität passt.

Grüße

Jörg, ja eben nicht mit 100% belasten ist richtig! Nur eben den kurzzeitigen Ausgleich mit einmal auf 100% SOC ab und zu einplanen ist absolut gut denn Dein BMS zeigt nicht nur die angesammelten mit der Zeit auch den Zellausgleich beeinflussenden Fehlwerte an, die eigentliche Hauptaufgabe eines BMS ist doch gerade dass es die Werte jeder einzelnen Zelle registriert und bei Zellunterschieden, die sich auch bei gut angeglichen gekauften und installierten Zellen einstellen können die Zelle die weniger Ladung hat dann bevorzugt anzugleichen.

Die Ausgleichsladung bis zu 100 % ist so etwas ähnliches wie eine Kalibrierung weil das BMS dann auch dafür sorgt dass alle Zellen zuletzt bei 100% SOC stehen.

Anders wäre es, im täglichen Betrieb dauern knackevoll zu laden und auch leer bis auf Null. Das ist es was man vermeiden möchte um die mögliche Lebenserwartung des LIFPOS so schonend wie möglich zu verlängern.

Dem Akku schadet die gelegentliche Vollladung auf 100% nicht !

Z.B. altert der Akku auch ohne dass er benutzt wird, man kann auch bei voller Nutzungsmarge profitieren, er lässt vielleicht dann etwas früher nach, dann hast Du unter dem Strich vielleicht die gleiche Menge Energie genutzt wie ein paar Jahre länger bei besonders niedrigem Gebrauch.

Es ist ganz einfach ein guter Mittelwert nur bis 80% SOC zu Laden und nur bis 20% leerzulutschen.

Du bist relativ auch auf der sicheren Seite wenn Du alle halbe Jahr mal dann wenn Du sowieso Dein BMS mit App abfragst auch gleich ganz kurz mal auf 100% SOC volllädst und das Thema dann wieder für eine Weile vergessen kannst.

Hab ich auch so, allerdings nimmt mir derVictron diese Arbeit ab, vielleicht lädt er etwas öfter mal auf 100 % SOC als jemand der das manuell macht, mit Sicherheit läßt der Victron dann die Spannung sofort wieder auf die Schonungs - Einstellung absinken, der Akku ist immer nur sehr kurzzeitig auf Ausgleichhöhe.

Höheren Verschleiss hätte der Akku nur dann wenn er längere Phasen knackevoll bleibt, bei Voll erhöht sich nämlich in Lithiumzellen ganz allgemein der Innendruck und das läßt die Chemie da drin kristallisieren, die Elektronen werden dadurch auf ihrem Wanderweg behindert und die Kapazität leidet.

Hallo Che,

Alle hochwertigen SOC Anzeigen verwenden diese Verfahren. Ich bin mir sicher dein eBike auch.
Sicher nicht im BMS da ist tatsächlich nichts drin was das könnte, da hast du recht.
Vermutlich im Controller.

Man nennt dieses Verfahren "bilanzierende Ladezustandsermittlung (Coulomb Counting)"
Sehr typisch für eBike, eAuto, Haus Akkus und Ladetechnik (Victron) und mehr.

Jedoch meist nicht alleine, wegen der genannten Nachteile und/oder mit entsprechendem Aufwand:
besserer ADC höher Messfrequenz, zusätzliche Berücksichtigung von Temperatur, Zellenspannung ...

Gut gemacht, lässt sich so nicht nur der SOC sondern auch der SOH (StateOfHealth Alterung),
so wie Ladefaktor (Wirkungsgrad) ermitteln.

Wie auch immer, ohne regelmäßige "voll" oder "leer" SOC Punkte driften die Aussagen dieses Messverfahrens mit der Zeit weg.
Das ist auch nicht üblich. In so gut wie allen Anwendungen wird entweder regelmäßig "voll" geladen oder regelmäßig "leer" entladen.

@all
Eine langsame, schonende 100% Ladung, bei positiven Temperaturen, ist unkritisch, dauert halt nur länger.

@che
Das Thema scheint dich zu interessieren. Ich habe folgenden Artikel gefunden:
https://www.analog.com/en/reso…-tech.html

"The coulomb counting method, also known as ampere hour counting and current integration, is the most common technique for calculating the SOC"

Grüße

Die Überwachung beim BMS ist in der Regel darauf beschränkt die einzelnen Zellen anzusteuern und für den Fall dass eine oder mehrere Zellen nich gleich sein sollten dann den Nivel dort wieder anzugleichen.

Beim Lithium Akku bzw. LIFEPO steigt die Spannung beim Aufladen über einen grösseren Bereich nur sehr langsam während bei Erreichen der Vollladung die Spannungshöhe relativ schnell höher steigt.

Es liegt an diesem Umstand dass sich bei der Spannungsmessung mit der Zeit kleine Fehler zu grösseren Fehlern summieren können. Erst bei der letzten Phase des Aufladens geht die Ladekurve steil genug nach oben so dass sich bei Vollladung genauer messen lässt. Der gleiche Pegel ist dann sicherer festzustellen.

Das laden direkt vom Solarkabel oder Blei Ladegerät ist vor allem dann gefährlich für die Akkugesundheit wenn die Ladespannung höher liegt als die Generische Ladeendspannung von 3,6 V PRO Zelle, ist auch dann nachteilig wenn mit 3,6 V dauerhaft durchgehend geladen wird.

Blei ladegeräte z.B. laden i.d.R.mit 14,4 V ohne danach auf eine viel niedrigere Laderhaltungsspannung zurück zu fallen.

Solarpanele haben meist eine höhere Leerlaufspannung als die Systemspannung des Akkus weshalb es ein sehr grober Fehler wäre diese dauerhaft direkt vom Solar zu laden nur mit BMS als Schutz.

Ich hoffe, bei Dir ist das nicht der Fall!

Nichtsdestoweniger sollte das bei Dir so sein dann kann ich Dir nur dazu raten, mit einem Laderegler der für Lifepo4 Akkus zertifiziert ist weiterzumachen.

Ladegeräte und Laderregler für Bleiakkus sind insofern ungeeignet als sie z.B. bei 12 v Akkusystemen dauerhaft mit 14,4 V laden können was zwar nicht sofort - wohl schon auf Dauer schlecht für die Lebensdauer des Lifepo oder Lithiumakkus ist.

Wie ich schon sagte bei dieser Endspannung erhöht sich der Innendruck der Zellen relativ stark, es ist nicht nur chemisch sondern auch mechanisch als Dauerbelastung nachteilig.

Das Lifepo4 fähige Ladegerät wird niemals dauerhaft mit 14,4 V bzw. der Ladeendspannung weiterladen oder Ladungserhaltung weitermachen wenn der Akku voll ist sondern er wird erlauben dass der Akku auf seine Ruhespannung zurücksinkt und dann erst diese weit niedrigere Spannung als Erhaltungsladung weiterführen.

Auf Wunsch und falls Du einen hochwertigen Lifepo4 Ladecontroller einsetzen kannst auch mit manuell einstellbaren Schonalgorythmen wie die von Dir angesprochenen bis 20% leer und Erhaltungsladung erst bei 80% SOC.

Ich weiss leider nicht, welchen Laderegler ich Dir empfehlen kann, es gibt sicherlich einige die genauso zuverlässig wie mein Victron sind und dabei vielleicht auch günstiger im Einkauf.

Achte jedenfalls auch darauf dass die maximale Wattleistung Deiner Solarpanele nicht über der angegebenen Leistung des Reglers liegt denn zuviel Solarstrom und Spannung kann den Regler zerstören.

Bei Victron gibt es eine grosse Bandbreite von passend wählbaren Geräten.

Bin aktuell dabei meine Solaranlage zu erweitern, vielleicht wird dann ja alles anders.

@ Frank, hallo, :

Das Boostladen ist bei mir im Ladealgorythmus von Victron vorprogrammiert, es nutzt eben auch die volle Kapazität die von den Solarpaneelen ja unterschiedlich - besonders jetzt im Winter am Regler ankommt. Der Bedarf ist dann ja schnellladen um nutzen zu können was gerade ankommt?

Da kommt es doch darauf an, das vorhandene Sonneneinstrahlungs Angebot für die vorhandenen wenigen Stunden voll zu nutzen.

Obwohl dann je nach Laderegler vielleicht als Boostwert die 27,6 V einstellbar sein könnten, was - so wie ich das bisher annahm - bis zu dieser Ladehöhe auch keinen Unterschied der Schnelligkeit macht - irre ich da? - Ich meine, wäre es nicht andererseits gleich schnell beim Laden wenn vor Erreichen der 26,7 V boch mit einer höheren Spannung geladen wird?

Also der gerade anliegende Stand der Akkuspannung entscheidet und nicht die paar Volt höher die man eingespeist? Also die Ampere mit denen der Strom fliesst entscheiden wie schnell das geht?

Etwas anderes wäre es doch eher, wenn man mit einem einfachen z.B. KFZ Ladegerät und nicht mit einem Solarregler arbeitet. Dann ist es wohl sicherer wenn nur mit der maximalen Ruhespannung oder besonders schonend darunter geladen wird

Da hast Du sicherlich recht, es ist dann natürlich viel besser mit der niedrigeren Spannungshöhe dauerhaft am Speicher zu hängen. Und dann ab und zu mit der Hand z.B. mit einem passenden Netzteil oder Laborgerät wenn man eines hat kurz auf die Ausgleichsspannung zu gehen.

Macht man diesen Ausgleich mit ab und zu ganz volle Endspannungshöhe als Ausgleich nie dann - so vermute ich - kann man auch gleich das BMS ganz weglassen weil es dann mit der Zeit "aus dem Ruder läuft".und nicht mehr seinen Zweck erfüllen kann.

Und hallo Lars,

jetzt verstehe ich Dein Problem besser. Die fehlende Sonneneinstrahlung im Winter bei einer Nutzung des Speichers die dann nie oder selten den merkwürdig niedrig gewählten Ladeschluss von bei Dir 27,6 V ermöglicht.

Wenn Du bei Dir den Boostmodus einstellen kannst und auch die Erhaltungsspannung dann wäre für die Erhaltungsspannung bei Dir normalerweise 27,6 V und Boost 28,8 V Ladeendspannungsbereich.

Ich nehme an, wenn Deine Ladekontroller werkseitig für LIFEPO4 vorprogrammiert sind dass dann der Boostladevorgang sofort unterbrochen wird wenn die maximal erlaubte Endspannung erreicht wird und danach sinkt die Spannung relativ schnell wieder auf Deine Ruhespannung zurück. Du wirst dann nie dauerhaft auf der Ladeendspannung von 28,8 V bleiben, vielleicht kannst Du bei Dir noch den Wiedereinschaltwert für Boostladung festlegen, z.B. in einer Höhe irgendwo unter den bei Dir 27,6 V. Also bei einem tieferen Wert nachdem Deine Verbraucher schon einen Teil der Speicherkapazität genutzt haben.

Das wird bei Victron über 3 einstellbare Modi : Boost, Erhaltungsladung und die Ausgleichladung mit der Victron App gemacht. oder mit einem steckbaren Display welches man bei den älteren Geräten die nicht mit Bluetooth ausgerüstet sind zukaufen muss.

Die mit Bluetooth heißen Smartsolar.

Es genügt bei Victron den werkseitig vorprogrammierten LIFEPO4 Modus zu wählen dann wird der Ausgleich korrekt automatisch gemacht kann dann noch zusätzlich auch ohne den ebenfalls möglichen Expertenmodus - den ich selber vorsichtshalber nicht nutze - noch händisch mit der App - die Parameter für die Entladehöhe und die Höhe auch bis zu weniger als Deine 27.6 V Höhe die Ruhespannung einstellen kann, anscheinend ganz ähnlich wie bei Dir.

Denn 27,6 V ist nicht die eigentliche Ladeendspannung sondern die Ruhespannung bei der Dein Akku voll ist und von der die eigentliche Ladeendspannung auf die 100% SOC Ruhespannung zurückgesunken ist.

Ich würde mir ggf.ein einfaches 24 V Ladegerät oder ein kleines 24 V Netzteil zulegen, das kann auch ein preiswerteres Gerät für KFZ Bleiakkus sein an dem die für LIFEPO4 vorgeschriebene Ladehöhe nicht überschritten wird, also für Dich die 28,8 V.

Damit kannst Du im Winter dann - mit einer Zeituhr zur Sicherheit - per Knopfdruck ab und zu mal Deinen Speicher in korrekter Höhe auf die Ausgleichsspannung bringen ohne Gefahr zu laufen dass Du vergisst das Ladegerät rechtzeitig wieder abzuschalten.

Es macht nichts aus wenn die 28,8 V mal versehentlich ein paar Stunden länger am Ladegerät weiterlaufen, im Prinzip ist es optimal nach Erreichen dieser Spannung abzuschalten damit der Speicher gleich wieder auf seine Winter Ruhespannung von 27, 6 V zurücksinken kann was ja noch beschleunigt werden kann wenn Du Verbraucher dran hängen hast.