Eigenbau eines LiIon – Speichers mit 5kWh nutzbarer Energie

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Re: Eigenbau eines LiIon – Speichers mit 5kWh nutzbarer Ener

Beitragvon strakman0815 » 05.02.2018, 21:39

Hallo!

Ich habe seit knapp einem Jahr an meinem 8s li ion folgenden balancer im Einsatz (siehe Anhang)

Nach vielen versuchen mit passiven balancern bin ich auf den aktiven umgestiegen da ich viele (360 Stk.) 18650er Zellen (aus Versuchsreihen unterschiedlicher Hersteller um die Qualität nach diversen Zyklen zu erforschen) zusammengeschalten habe.
Das passive balancing bringt durch die ungünstige Zusammenschaltung neben einem Energieverlust auch nur ein optimales balancing für den jeweiligen Ladezustand. Geringe Kapazitätsänderungen je paralellverschaltung bringen große Nachteile - ich weiß, ich weiß - das Gegenteil von gematchte Zellen...
Der balancer ist aktiv was im konkreten bedeutet: er macht immer einen Zellenausgleich sofern wenige mV an Differenz zwischen den Zellen herrscht (schaufelt Energie von der stärkeren (Jene mit der höheren Spg.) zur schwächeren Zelle), laut Hersteller im Bereich von 2-5V je Zelle.
Er war gewiss nicht billig, jedoch bin ich bei jeglicher Erweiterung mit Li Zellen dadurch um einiges flexibler geworden.
Erfahrungsgemäß kann ich zudem sagen dass sich unterschiedliche Zellen zusammengeschalten trotz einmaliger Kapazitätsmessung und Sortierung um gleiche Kapazitäten in Serie zu schalten sich im Laufe der Zeit unterschiedlich in Hinblick der Alterung verändern. Da der Last bzw Ladestrom (aufgrund dem Innenwiderstand) ebenso Differenzen bewirkt wie auch der Kapazitätsunterschied bin ich sinnvoller Weise nicht herum gekommen um die Zellen auch zukünftig vertretbar nutzen zu können.
Durch das Aktive balancen erreicht man einen hohen Wirkungsgrad. Aktiv balanciert wird bis 6A (=balancerstrom).

Da ich gelegentlich einige Zellenblöcke für mobile Anwendungen benötige (Außenbordmotor beim Schlauchboot) und somit zeitweilig aus der PV "entnehme" und den LI String wegschalte, kann ich diese trotz unterschiedlichem Ladezustand (ganz voll und ganz leer sollte vermieden werden) wieder integrieren und das balancieren erledigt sich von selbst.
Aus Gründen der Sicherheit wird das System dennoch mindestens 1x pro Woche kontrolliert (um einen Ausfall frühzeitig zu erkennen).
Der Li Ion String wird im Bereich von 24,8V bis 32V einer weiteren Batteriebank per fets über einen Spannungspegelschalter mit einstellbarer Hysterese zugeschalten.
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8s balancer.JPG
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Re: Eigenbau eines LiIon – Speichers mit 5kWh nutzbarer Ener

Beitragvon BuBu01 » 05.02.2018, 23:50

Den gleichen nutze ich auch, weniger Balancerstrom macht bei den großen Akkus einfach keinen Sinn da sie alle irgendwann mal driften, besonders wenn sie älter werden. Ich bin top zufrieden mit dem Gerät, außerdem ist man absolut flexibel.
6,24 kW SSO an Kostal Piko, 6 kW NNW an Infini 4k
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Re: Eigenbau eines LiIon – Speichers mit 5kWh nutzbarer Ener

Beitragvon Boelckmoeller3 » 06.02.2018, 00:20

Aktives Balancing stellt natürlich die Krönung des Ganzen mit zahlreichen Vorteilen dar. Bis zu 48V Batteriespannung ist das auch finanziell noch vertretbar. Aktive Balancer sind aber normalerweise permanent aktiv, da reichen auch geringere Ströme, über die Tage kommt da trotzdem noch Einiges an Umschichtung zusammen. Für Bastler und Programmierer gibt es auch recht gute Demo-Boards vom Hersteller mit induktivem aktivem Balancing und jeweils 2 Stück LTC3300-2 für bis zu 12 Zellen zu kaufen. Die verschieben dann bis zu 10A zwischen den Zellen.

Wenn man in CN bestellt bei Aliexpress, Banggood etc. braucht man schon lange keine Kreditkarte mehr, auch nicht Paypal . Ich bezahle dort direkt vom Girokonto mit "giropay" oder "Sofort Überweisung" und es gibt auch noch Garantien gegen Verlust oder Beschädigung auf dem Transportweg dazu.Die Wechselkurse sind dabei besser als beispielsweise mit Paypal. Bei Banggood findet man man meist schnell im Web irgendwelche Coupon-/Gutscheincodes mit denen man nochmals 7-10% Rabatt auf die Preise erhält.

Viele Grüße:

Klaus
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Peter Horton 2003 über sein GM EV1 in"Who killed the electric car"
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Re: Eigenbau eines LiIon – Speichers mit 5kWh nutzbarer Ener

Beitragvon pvfred » 06.02.2018, 13:17

Danke für den Beitrag, gefallen mir sehr gut diese Teile :D
Laut electriccarpartscompany gibt es diese als 3S, 4S, 5S, 6S, 7S, 8S, 9S und 12S Module und auch einzeln als 1S und können beliebig zusammengeschaltet werden!
Ich sehe aber im Moment keinen Anlass, diese bei meinem Speicher einzusetzen.

Gruß
Alfred
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Re: Eigenbau eines LiIon – Speichers mit 5kWh nutzbarer Ener

Beitragvon Joe-Haus » 07.02.2018, 10:31

Auch ich nutze diese aktiven Balancermodule als als 4x 4s für meinen 48V Vectrix-E-Roller an 16s4p LiFePO4-Zellen und bin zufrieden damit.

strakman0815 hat geschrieben:Er war gewiss nicht billig, jedoch bin ich bei jeglicher Erweiterung mit Li Zellen dadurch um einiges flexibler geworden. ... Durch das Aktive balancen erreicht man einen hohen Wirkungsgrad.

Dem stimme ich uneingeschränkt zu.

strakman0815 hat geschrieben:Aktiv balanciert wird bis 6A (=balancerstrom). ...

BuBu01 hat geschrieben:Den gleichen nutze ich auch, weniger Balancerstrom macht bei den großen Akkus einfach keinen Sinn ...

Die 6A sind "mit Vorsicht zu genießen"! Man könnte es auch als "Werbe-Gag" bezeichnen!

Nein, ich bestreite keinesfalls, dass die 6A (es wird mit Spitzenströmen bis 10A geworben!) technisch möglich sind. Allerdings steht im mitgelieferten Datenblatt recht eindeutig:
0,3V Spannungsdifferenz: 1A
1,0V Spannungsdifferenz: 3A

Jeder darf skalieren, wann dann selbst bei Lixx-Zellen mit höchsten Zellspannungen die "6-10Amps Peak Balance Current" erreicht werden! Schon bei 1V Spannungsdifferenz ist die Zelle /der Zellblock (einsetzbar von 1,2V ... 5,0V (!!!)) wohl "technisch tot", wenn Ströme >3A fließen sollen.
Höchste Zell- /Blockspannung: 4,2V zu Zell- Blockspannung: 3,2V ergibt ja gerade einmal 1V Differenzspannung bzw. 3A Ausgleichsstrom und diese Differenzen müssen bei benachbarten Zellen /Blöcken auftreten!!!
Wenn solche Differenzen auftreten, braucht man wohl eher eher neue Zellen ...
Den Zahn, damit tatsächlich (große) alte, ausgelutschte LiFePO4-Zellen (hohe, verschiedene Innenwidestände) weiter betreiben zu können, indem die "guten" Zellen die Schlechten unter Last (!) stützen, den habe ich mir jedenfalls gezogen. Ein Vorteil ist allenfalls, dass Zellen /Zellblöcke nahe der Tiefentladung sofort nach Abschalten der Last wieder auf ein gesundes Spannungsniveau "hochgezogen" werden. Aber das sollte ja keinesfalls der Normalbetrieb sein ...

Der Vorteil dieser aktiven Balancer liegt im permanenten Zellspannungsausgleich (nicht nur "Top-Balancing" an der schädlichen oberen Spannungsgrenze), wodurch bspw. auch unterschiedliche Selbstentladung der Zellen /Blöcke ausgeglichen wird. Bei Zellen um 4,2 Grenzspannung (die meisten LiPo oder 18650) funktioniert dies besser als bei 3,3V LiFePO4 mit sehr flacher Entladekennlinie.

Zu Beachten ist aber, dass bei einer "Wintereinlagerung" /langen Phase der Nichtnutzung ein Prüfen / Nachladen erfolgen muss! Sonst entlädt sich die Batterie mit 50mW /Zelle bzw. Zellpaket nach und nach bis zum Zell-Tod!
Aber das Problem hat man mit jedem BMS und erst recht bei Zellen /Paketen mit Selbstentladung.
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Re: Eigenbau eines LiIon – Speichers mit 5kWh nutzbarer Ener

Beitragvon manolli » 05.04.2018, 15:51

Ich benutze 24 von den diesen 1S Balancer an einer 48V Staplerbatterie und 3 von den 5s an einer Li-Ion 18650 15s 200p used.
Sind ihr Geld wert
2008 4,62 kWp Anlage Volleinspeisung früher Fronius jetzt SB 5000TL-21
2013 1 EcoPower 1.0 ca. 5700kWh/J
2016 6,75 kWp Anlage Eigenbedarf SMA STP-6000
2016 45 kWh BleiSäure 21 kWh nutzbar am SMA SI6.0
2017 16 kWh LiIon DIY aus 18650 Raspi gesteuert
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Re: Eigenbau eines LiIon – Speichers mit 5kWh nutzbarer Ener

Beitragvon pvfred » 18.05.2018, 16:40

Hallo zusammen!

Nachdem ich meinen Speicher nun ziemlich genau 1 Jahr in Betrieb habe, möchte ich wieder mal einen kleinen Zwischenbericht schreiben.
Nach der Änderung der Lipo7 Sensoren (Messung der Einzelspannungen) läuft die Anlage wieder ohne Probleme und störungsfrei. Es ist keine Drift mehr festzustellen, alle Zellen liegen bis auf < 10mV beisammen!

Mein Ziel, übers Jahr gesehen 50% meines Strombedarfes abdecken zu können, habe ich nicht ganz erreicht..
Laut meinen Messungen waren es im Jahresschnitt „nur“ so ca. 42%, aber das ist ok :D
(Maximum im Juni waren 82%, Minimum im Dezember 3%).

Im Schaltschrank habe ich noch eine kleine Erweiterung vorgenommen, am 1. Mai habe ich so einen „Aufspeisezähler“ eingebaut.
Einspeisezähler_01.JPG
Aufspeisezähler


Die Anzeige wechselt immer zwischen „kWh“ und aktuellen „kW“.
Der Zäher hat eine S0 – Schnittstelle, somit könnte ich ihn auch im Volkszäher integrieren… mal sehen…
Seit 1. Mai habe ich 114,31kWh auf das Netz aufgespeist, 51kWh waren restlicher Netzbezug, d.h. bisher im Mai 69% Selbstversorgung.

Alles in allem bin ich sehr zufrieden mit meiner Anlage und habe große Freude daran :D

Gruß
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Re: Eigenbau eines LiIon – Speichers mit 5kWh nutzbarer Ener

Beitragvon Serian » 21.05.2018, 15:28

Wozu macht ein Balancer bei 100+ p-Zellen sinn ? Solange Li-Zellen nicht überladen werden passiert 0. Mein Akku aus 5600 18650er LG Zellen bereitet mir keinerlei Sorgen. Eine Zelldrift bei 400p Zellen gibt es auch nicht, alle 14 Blöcke sind +- 5 mV gleich. Meine einzige Sicherheit ist das jede Zelle mit 3,15A Sicherungsdraht verlötet ist.
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Re: Eigenbau eines LiIon – Speichers mit 5kWh nutzbarer Ener

Beitragvon Retrerni » 21.05.2018, 20:29

... weil die Zellen ja auch noch in Reihe geschaltet werden... Zudem hängt es stark an der Zellchemie, welchen Balancer man wie benötigt...

Ciao

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Re: Eigenbau eines LiIon – Speichers mit 5kWh nutzbarer Ener

Beitragvon egn » 22.05.2018, 09:21

In den 1 - 2 Jahren, den ersten paar hundert Zyklen, geringer Belastung, kleinem Hub in der Mitte SOC-Bereichs und gleichmäßiger Temperatur wird man noch nicht viel Zelldrift sehen. Mit der Zeit schaukeln sich aber dann geringfügige Unterschiede immer mehr auf.

Ein Balancing von Anfang an sorgt dafür dass die Unterschiede frühzeitig ausgeglichen werden und sich damit weniger stark aufschaukeln.
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