Beste LiFePO4 Ladestrategie?
Was wäre die beste Ladestrategie für LiFePO4-Akkus?
Die Hersteller sagen wohl, dass man einen 3,2V;100Ah Akku mit maximal 50A und maximal 3,65V laden soll, bis der Ladestrom bei unter 5A ist.
Unser IT-Guy hat sich überlegt, dass man bis 3,3599V (die letzten beiden Stellen meint er ernst... er meint, dass er so genau messen könne... also auf ein Zehntel Millivolt...) mit maximal 50A lädt und ab da dann einfach nur die Spannung auf etwa 3,36V hält, auch wenn der Strom pro Akku nur noch 100mA beträgt...
Wobei altert der Akku schneller?
Gibt es noch eine dritte Methode zum LiFePO4-Akku-Aufladen?
1 Antwort
Gängiges verfahren bei Lithium Ionen Akkus generell, also LiPo LiFePo LiIo usw. ist das CC/CV verfahren.
Hier gibt man die Ladeschlussspannung an und den Ladestrom, wobei eben zunächst ein konstanter Ladestrom gefahren wird, welcher anschließend in eine Spannungsbegrezung übergeht. Ladeschluss ist erreicht wenn der Ladestrom im CV Bereich unterhalb eines gewissen Grenzwertes (einige 100mA oder in eurem Fall 5A) gefallen ist.
IdR sagt man 1/2C (50A bei 100Ah) Laden ist schonend, allerdings ist es am Ende so, dass immer gilt je höher der Ladestrom desto schlechter weswegen manche Hersteller auch 1/10C (10A bei 100Ah) angeben.
Das mit der Spannungsmessung stell ich mir allgemein schwer vor. Klar ist es möglich so genau zu messen, allerdings muss man dabei die Anlage schon ziemlich genau Kalibrieren sonst wird das aufgrund von Bauteiltoleranzen mit hoher Wahrscheinlichkeit so direkt nicht möglich sein.
Generell sollte man das Gebiet des CC/CV Ladens für die Akkus nicht verlassen, wenn also die Zellspannung bei 3.3599V Leerlauf und 50A Ladestrom über der Ladeschlussspannung liegt schädigt das die Zelle.
Ob das hier zutrifft kann ich nicht sagen, aber im wesentlichen läuft es eben auf CC/CV hinaus.
Der größte Faktor für die Lebensdauer des Akkus ist aber nicht der Lade oder Entladestrom sondern die Maximale Ladespannung und die Minimale Ladespannung. IdR sagt man so, dass man etwa 10% - 85% State of Charge für den aktiven Betrieb wählen sollte um die Lebensdauer zu erhöhen. Natürlich bedeutet das, dass man am Ende etwa 25% der Akkukapazität nicht im Normalfall nutzt sondern nur dann wenn es nicht anders möglich ist.
Wie gesagt je geringer der Ladestrom desto schonender ist es am Ende auch.
Herstellerangaben sind in dem Bereich nicht auf maximale Lebensdauer ausgelegt sondern auf maximalen Energieinhalt. Also je geringer du die Ladeschlussspannung machst desto länger halten die am Ende auch.
dann bleib ich mal bei diesen 3,36V bis der Strom unter 100mA ist... die Spannung sinkt nach dem Abschalten der Ladefunktion auf etwa 95% SoC ab... und dann ziemlich zügig (in einer Woche) auf 90%...
was passiert eigentlich, wenn man jede Woche von 90% auf 95% lädt?
die Spannung sinkt nach dem Abschalten der Ladefunktion auf etwa 95% SoC ab
Das kann man bei LiFePos nicht so sagen. Die Spannung ist hier kein gutes Maß für die SoC.
Der Spannungsabfall nach dem Laden ist normal, hat aber nichts damit zu tun, dass die SoC sinkt sondern mit Elektrochemischen Relaxationsprozessen. Sprich die SoC bleibt gleich aber die Spannung fällt.
was passiert eigentlich, wenn man jede Woche von 90% auf 95% lädt?
Dann springt die Spannung sehr schnell auf Ladeschlussspannung und man überlädt eventuell den Akku. Dafür müsste die SoC genau kennen und nicht nur die Spannung.
ok... der IT-Guy hat das mit dieser SoC/Spannungs-Kurve versucht... ich soll immer warten, dass es durch Selbstentladung auf 80% runter ist... dann soll ich einen Entlade-Test um 10% der Gesamt-Kapazität machen... und dann wieder einen Lade-Vorgang starten...
er macht also auch noch Coulomb-Counting...
Also wenn die SoC durch Selbstentladung von 95% innerhalb weniger Wochen auf 80% fällt ist der Akku defekt.
Typisch sind 5% oder weniger im Monat.
Coulomb Counting ist jedenfalls in dem Fall genauer.
Moderne Fuel Gauges verwenden für LiFePo und auch Lipos eine Kombination aus Coulomb Counting, Spannungsmessung und Impedanzmessung (in dem Paper von dir wird hier der ImpedanzTrack Algorithmus von TI erklärt) und gehen mit diesen Parametern dann in genaue Mathematische Modelle der Zelle rein (Maxim nennt das zB ModelGauge) um daraus dann die SoC möglichst genau bestimmen zu können.
Das Problem an reinem Coulombcounting ist ja, dass du dich da gut und gerne mal um einige Prozent verschätzen kannst weil du zum einen die Coulombeffizienz der Zelle nicht kennst und die genaue Zellkapazität zunächst nur relativ ungenau bekannt ist.
Das war eher darauf bezogen:
nach dem Abschalten der Ladefunktion auf etwa 95% SoC ab... und dann ziemlich zügig (in einer Woche) auf 90%...
Das deutet entweder drauf hin, dass eure SoC Estimation falsch ist und zu sehr auf die Spannung geht oder der Akku defekt ist, wobei es eher ersteres ist.
15% in 10 Monaten ist komplett normal.
ja.. das mit dem Absinken von 95% auf 90% wundert mich auch... ich dachte, du meintest, dass das an der Relaxation liegt? oder dauert das nicht eine Woche...? vielleicht sind es auch nur 2 Tage gewesen... ich kann mich nicht so genau erinnern... hab denen nur so über die Schulter geguckt...
ich dachte, du meintest, dass das an der Relaxation liegt?
Nein das hast du dann falsch verstanden.
Die Spannung sinkt, aber die SoC bleibt gleich.
Kurz nach dem laden sinkt die Spannung innerhalb weniger Stunden, das ist der Relaxationsvorgang. Die SoC bleibt aber gleich.
Wenn man will dass sich die Spannung nicht senkt muss man den Akku eben länger am Ladegerät lassen und dem Ladeschlussstrom eben runter gehen, dann dauert natürlich das Laden länger aber die Batterie macht die Relaxation bereits beim Laden und nicht erst danach.
Einen ähnlichen Vorgang hast du auch beim Entladen. Wenn du zB den Akku auf Entladeschlussspannung entlädst steigt die Spannung innerhalb weniger Stunden wieder deutlich. Das bedeutet aber natürlich nicht, dass die SoC steigt.
Also die SoC kannst du nur in einem gewissen Betriebspunkt über die Spannung bestimmen und selbst dann ist das bei LiFePo noch deutlich schwerer also bei LiPos, weswegen die Spannungsmessung bei LiFePos eher eine untergeordnete Rolle hat um die tatsächliche SoC zu bestimmen.
ok - verstehe... Hauptsache aus diesem Überdruck-Siegel quillt kein Schleim... darauf achte ich immer, wenn ich einen „Rundgang“ mache...
das mit der Spannungsmessung ist also bisschen irreführend...
kann es denn sein, dass die Relaxation sich ein Woche hinzieht? also ganz bisschen aber doch messbar?
ja... das meint der IT-Guy wohl auch... macht es Sinn, wenn man die maximale Ladespannung absenkt und dafür wesentlich länger lädt... er hat mir die Wahl überlassen... also: ich kann nach Herstellerangaben laden oder auf 3,36V...