Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik mehrere Balancer für Lion Batterien parallel schalten


von Olaf S. (zak1976)


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Hallo Zusammen,

bin als User neu hier, lese aber schon seit einiger Zeit immer wieder 
mit.

Ich hätte da aber mal eine Frage, auf die ich bis jetzt noch keine 
Antwort gefunden habe, ich hoffe Ihr helft mir.

Ich halte das mal sehr allgemein.

Ich möchte einen Akku bauen, der aus mehreren einzelnen Zellen besteht.
Insgesammt habe ich 12 Zellen, jede Zelle hat eine Nennspannung von 2,3V 
und 40AH.
Ziel ist es einen Akku zu bauen, der 13,8V und 80AH hat. Also schalte 
ich jeweils 2 Zellen parallel und die 6 Packs dann in Reihe.

Leider ist es ja so, dass jede Zelle unterschiedlich ist und einen 
eigenen Innenwiederstand hat, also werde ich das gesamte Pack 
ausbalancieren müssen, hierfür gibt es ja Elektronik. Die Zellen, die 
parallel geschaltet sind balancieren sich "eigenständig", also muss ich 
jedes "set" balancieren, bedeutet einen Balancer der 6S kann.
Hier möchte ich auf jedenfall eine aktive Version einsetzen:
Günstige Platinen sind ja schon für ein paar Euro aus China zu bekommen 
und erfüllen Ihren Zweck, z.b. 
https://www.aliexpress.com/item/33060735605.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.26ae36dehrI6YD&algo_pvid=1c8a77a9-6389-41a6-8071-50e0e0643ae1&algo_expid=1c8a77a9-6389-41a6-8071-50e0e0643ae1-2&btsid=7978e203-50b1-49e0-9e0e-973bc5da96f9&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_3,searchweb201603_52

Meine Frage, könnte ich z.B. 3 dieser Balancer parallel anschließen um 
die Balancierung zu beschleunigen (3,6A zu 1,2A)? oder funktioniert das 
nicht?

Schonmal vorab vielen Dank für eure Antworten.

Grüsse Olli

von hinz (Gast)


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Olaf S. schrieb:
> jede Zelle hat eine Nennspannung von 2,3V

Was sind denn das für Zellen?

von Olaf S. (zak1976)


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das sind lithium-titanat Zellen

von Teo D. (teoderix)


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Olaf S. schrieb:
> Meine Frage, könnte ich z.B. 3 dieser Balancer parallel anschließen um
> die Balancierung zu beschleunigen (3,6A zu 1,2A)? oder funktioniert das
> nicht?

Die sind sicher nicht identisch, zumindest einer bekommt mehr als die 
anderen ab. Da die Teile aber unterm Strich doch recht genau sind, sein 
sollten, wäre es einen Versuch wert. Aber, mehr als 80% würde ich 
denen nicht zumuten wollen. Aber das hätte dann >3x 
Ausfallwahrscheinlichkeit!?
Oder anders, wohlfühlen würde ich mich damit nicht.

von Olaf S. (zak1976)


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wie meinst Du das? Im Anschlußschema werden ja jeder Zellenblock und der 
Balancer mit dem + Pol verbunden und ein Anschluß des Balancers geht an 
den ersten (End) Minuspol.

In meinem Senario werden je zusätzlichem Balancer alle Kabel mehrfach an 
den Polen angeschlossen, genau wie beim einzelnen Balancer also nur 
zusätzlich parallel.

Wenn also einer der Balancer ausfallen sollte, verliere ich von der 
Funktion her ja nichts, nur der mögliche Ausgleichsstrom sinkt, mehr 
nicht, oder liege ich da falsch?

Mir geht es nur darum, den Zellangleich zu beschleunigen, mir ist schon 
klar, dass die Balancer wohl geringfügig unterschiedlich sind und 
gewisse Toleranzen haben, wird aber wohl keine nennenswerte Auswirkung 
auf das Balancing haben, oder seht Ihr das anders?

von MaierMüllerSchulz (Gast)


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Olaf S. schrieb:
> ... oder seht Ihr das anders?

Habe mal mit dem Ding gespielt, hat mich nicht überzeugt. Die 
Zell-Etagen müssen schon gewaltig auseinander liegen, damit das Ding 
überhaupt anspringt. Das Ding ist dann ewig aktiv und danach liegen die 
Zell-Etagen immer noch nett auseinander.

Tipp: Ein Muster beschaffen und das Ding selber testen. Erspart dir viel 
BlaBla hier. Die Leut hier haben überwiegend nur Billig-Glaskugeln vom 
Discounter oder noch schlimmer.

von MaWin (Gast)


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Olaf S. schrieb:
> könnte ich z.B. 3 dieser Balancer parallel anschließen

Jeder Balancer braucht für sich selbst Strom, auch ohne Balancing, und 3 
eben 3 x mehr die den Akku beim rumliegen entladen.

Wenn die Balancer nur leicht unterschiedlich sind, entlädt der eine eine 
Zelle bis sie aus seiner Sicht gleich der anderen ist, während der 
andere das als Ungleichgewicht ansieht und die andere entlädt, so 
entladen beide aktiv deinen Akku. Es sind schliesslich keine ICL7660 
Umladebalancer.

1.2A reichen eh nicht um den Ladestrom um volle Zellen drumrum zu leiten 
der Balancer arbeitet also nach dem Laden. Das sieht bei 3.6A nicht 
anders aus.

-> Es bringt nix und ist schädlich.

von Karl K. (karl2go)


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Olaf S. schrieb:
> wird aber wohl keine nennenswerte Auswirkung
> auf das Balancing haben, oder seht Ihr das anders?

Was soll der Balancer bringen?

Beim Entladen: Verbraucht nur unnötig zusätzlich Energie.

Beim Laden: Kauf ein Ladegerät mit eingebautem aktiven Balancer.

Meiner Erfahrung - allerdings mit "normalen" LiIon und LiPo Zellen - 
ist, immer mal beim Laden balancieren um die Zellen wieder gleich zu 
bekommen reicht völlig.

von my2ct (Gast)


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Olaf S. schrieb:
> Meine Frage, könnte ich z.B. 3 dieser Balancer parallel anschließen um
> die Balancierung zu beschleunigen (3,6A zu 1,2A)? oder funktioniert das
> nicht?

Denke dran, dass du dann Blancer brauchst, die die immer leicht 
unterschiedlichen Schwellwert der Balancer ausbalancieren, damit sie 
sich den Strom gleichmäßig untereinander aufteilen.

von Olaf S. (zak1976)


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Ok, schonmal vielen Dank für eure Antworten.
Ich zeich mal auf was ich machen möchte:

Ins Auto sollen 12x2,3V LTO Zellen kommen, Ziel sind 80Ah bei 13,8V 
Nennspannung, also 6s2P.
Die Zellen kommen direkt aus China und sind wohl nicht selektiert, 
allerdings zeigen meine Erfahrungen mit China Ware, das da durchaus 
brauchbares kommen wird...
Ich denke, das die Zellem im normalem Betrieb gar nicht so sehr driften 
werden, aber Sie werden driften, das werde ich auf jeden Fall in der 
Ruhephase (auto steht über Nacht) ausgleichen wollen.

Passives Balancing kommt hier für mich nicht in Frage, also die aktive 
variante, kostet nur unwesentlich mehr.

Ich kann eure Bedenke ja verstehen...

Als Ausgang, jeder Balancer wird ja parallel zueinander verkabelt, jeder 
Balacer misst eine Referenz Zelle, also die mit der höchsten Spannung, 
auch im parallel Betrieb sollten ja z.B. 2 Balancer die gleiche Referenz 
Zelle erkennen.
Jetzt erfolgt der Ausgleich zur schwächsten Zelle, auch das sollten 
beide Balancer gleich erkennen und den max. Ausgleichsstom liefern, 
soweit korrekt?

Selbst wenn z.B. Balancer 2 eine andere Zelle als schwächste Zelle 
erkennt und nun dahin Strom umleitet wäre es doch ok, oder nicht?

Versteht mich nicht falsch, mich interessiert technisch das Vorhaben und 
was dagegen spricht, wenn das erklärbar nix taugt, ist das ja auch in 
Ordnug, mir fehlt halt noch die Erklärung auf grundlegender Basis, warum 
das nicht funktionieren kann.

Ich gehe davon aus, das die Bauteil Toleranzen weitesgehends gleich 
sind, warum sollte das auch nicht so sein?

Edit zum letzten User Post, die Balancer sollen ja den Ausgleichsstrom 
gran nicht untereinander ausbalancieren, wird diese einfache Elaktronik 
auch nicht machen, die Zellen können mit 10C geladen werden, da sind 
dann die paar Ampere nix was die Zellen schädigt.

: Bearbeitet durch User
von Teo D. (teoderix)


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Olaf S. schrieb:
> Als Ausgang, jeder Balancer wird ja parallel zueinander verkabelt, jeder
> Balacer misst eine Referenz Zelle, also die mit der höchsten Spannung,
> auch im parallel Betrieb sollten ja z.B. 2 Balancer die gleiche Referenz
> Zelle erkennen.
> Jetzt erfolgt der Ausgleich zur schwächsten Zelle, auch das sollten
> beide Balancer gleich erkennen und den max. Ausgleichsstom liefern,
> soweit korrekt?

Ich bin mir nicht sicher ob ich das richtig interpretiere, aber ich 
denke Ja.

Der Balancer soll ja den Strom UM die vollen Akkus lenken. An dieser 
wird die Spannung, in aller Voraussicht, nicht mehr steigen. Wenn nun 
nicht ALLE deine Parallel geschalteten gleichzeitig anspringen, wird 
es wohl einen Verlierer geben und sich per Rauchzeichen melden.

von Olaf S. (zak1976)


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Also ich gehe hier vom balancing im "Rest" Modus aus, also der Wagen 
steht!
Dort wird dann nur von der/den stärksten Zellen aus Ladung in die 
schwächeren Zellen umgeleitet.

Bei meinen LTO Akkus kommt ja noch hinzu, das diese bis 2,8V pro Zelle 
geladen werden können, das erreiche ich im Auto mit einer Lima ja nie! 
Überladung ist also fast ausgeschlossen, deshalb ja auch kein BMS!
Ob das Balancing auch im Lademodus funktioniert, weiss ich nicht, ist 
für mich auch nicht so wichtig, da ich ja nur eine Kurze Zeit, über den 
Tag gesehen, mit dem Auto Fahre und der Wagen dann steht und dann das 
Balancing arbeiten sollte.

: Bearbeitet durch User
von _Gast (Gast)


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Hm,


halten deine Balancer auch die üblichen Störungen im Kfz Boardnetz aus?

Stichwort:  ISO 7637


Warum überhaupt den Bleiklotz austauschen?
Normalerweise halten diese die Bedingungen im Auto noch am besten aus, 
und wenn die Dinger nach 5 Jahren nicht mehr so wirklich wollen, neuen 
rein und es geht weiter...

Und bei alten Autos halten die Dinger eh meistens länger, weil das 
Boardnetz nicht Unmengen an Steuergeräten versorgen muß, bei neuen Autos 
sieht es eh schlecht aus, weil diese meistens ein BMS 
(BatterieManagmentSystem) haben, und diesen kann man nicht einfach mal 
schnell beibrigen das jetzt eine andere Batterie mit komplett anderen 
Verhalten angeschlossen ist.


Irgenwie hört sich das wie eine Schnapsidee an!



mfg
Gast

von MaWin (Gast)


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Olaf S. schrieb:
> mir fehlt halt noch die Erklärung auf grundlegender Basis, warum das
> nicht funktionieren kann.

Sie wurde gegeben.

Balancer 1 glaubt auf Grund seiner Toleranz, Zelle A wäre voller als 
Zelle B und entlädt A.
Balancer 2 glaubt auf Grund seiner anderrn Toleranz, Zelle B wäre voller 
als Zelle A und entlädt B.
Beide werden (zügig) entladen, balanciert wird nie, nichtmal auf den 
verbleibenden Fehler der kleinen Toleranz.
Und dann kommt noch Balancer 3...

Olaf S. schrieb:
> Ich gehe davon aus, das die Bauteil Toleranzen weitesgehends gleich
> sind, warum sollte das auch nicht so sein?

Weil es sonst keine Toleranz wäre, sondern man würde einfach den anderen 
Wert draufstempeln.

Du bust selbstverliebt in deine unsinnigen Ideen. Dir kommt nicht in den 
Sinn, dass es wohl einen Grund hat, warum andere so etwas nicht machen.

von Bernd K. (prof7bit)


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MaWin schrieb:
> Balancer 1 glaubt auf Grund seiner Toleranz, Zelle A wäre voller als
> Zelle B und entlädt A.
> Balancer 2 glaubt auf Grund seiner anderrn Toleranz, Zelle B wäre voller
> als Zelle A und entlädt B.

Nein, dafür sind die Hysteresen viel zu groß. Schau Dir doch einfach mal 
die Datenblätter der chinesischen Balancer-ICs an die da überall verbaut 
sind und was die eigentlich wirklich machen.

von MaWin (Gast)


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Bernd K. schrieb:
> chinesischen Balancer-ICs

Balancer-ICs ? In denen, die ich mir angesehen habe, stecken simple 
OpAmps.

Die 'Hysterese' ist keine, nur eine Totzone um Null, gerade mal so gross 
dis der Differenzregler die UBE der verstärkenden Transistoren 
übersteigt. Einige Millivolt am Differenzeingang.

von Bernd K. (prof7bit)


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MaWin schrieb:
> Bernd K. schrieb:
>> chinesischen Balancer-ICs
>
> Balancer-ICs ? In denen, die ich mir angesehen habe, stecken simple
> OpAmps.

Zeig mal, so welche hab ich noch nicht gesehen.

Normalerweise bauen die da einen HY2213-BB3A ein, der schaltet bei 4.2V 
ein und bei 4.19V aus. Wenn er eingeschalten ist wird ein Lastwiderstand 
an die Zelle gelegt. Ich sehe keinen Grund warum man da nicht beliebig 
viele davon parallel schalten könnte.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Bernd K. schrieb:
> Zeig mal, so welche hab ich noch nicht gesehen.

So in der Art
http://linkdeln.com/ma/2f19j591/battery-us20050077875/1195zc9/

> Normalerweise bauen die da einen HY2213-BB3A ein, der schaltet bei 4.2V
> ein und bei 4.19V aus. Wenn er eingeschalten ist wird ein Lastwiderstand
> an die Zelle gelegt.

Na ja, lädt man einen 2-Zellen Akku mit 3V und 3.6V Zellenspannung damit 
auf, dann beginnt zwar der Balancer ab 4.2V einer Zelle zu entladen, 
aber mit weniger als dem Ladestrom, daher wird auch die Zelle weiter 
geladen bis die Summe 8.4V erreicht, 4.4 + 3.8 ....

> Ich sehe keinen Grund warum man da nicht beliebig
> viele davon parallel schalten könnte

Das stimmt bei HY2213

von Bernd K. (prof7bit)


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Michael B. schrieb:
> Na ja, lädt man einen 2-Zellen Akku mit 3V und 3.6V Zellenspannung damit
> auf

Dafür ist das ja auch nicht gedacht. Das ist dafür gedacht in eine 
Batterie eingebaut zu werden bei der die Zellen am Anfang erstmal mit 
anderen Mitteln gut balanciert wurden. Dann wird der Deckel zugemacht 
und danach müssen sie nur noch die verschwindend geringe Drift pro 
Zyklus wegbluten, wir sprechen da von 10mV oder so.

von MaWin (Gast)


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Bernd K. schrieb:
> Dafür ist das ja auch nicht gedacht

Es reicht ja, ein Akkupack zu haben, in dem eine Zelle eine deutlichere 
Selbstentladung hat als eine andere und die länger liegen zu lassen.

von Bernd K. (prof7bit)


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MaWin schrieb:
> Es reicht ja, ein Akkupack zu haben, in dem eine Zelle eine deutlichere
> Selbstentladung hat als eine andere

Dann ist er reif für die Schlachtung denn mit sowas kaputtem will man 
sich nicht rumärgern.

von Karl K. (karl2go)


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Bernd K. schrieb:
> Dann ist er reif für die Schlachtung denn mit sowas kaputtem will man
> sich nicht rumärgern.

Was nichts dran ändert, dass er erstmal die anderen Zellen unter 
Umgehung des BMS - denn der Balancer ist ja direkt angeschlossen - in 
die Tiefentladung zieht, wenn man das nicht gleich merkt.

Da muss man dann nicht schlachten, da kann man gleich im Stück 
wegwerfen. Auch ein Vorteil.

Michael B. schrieb:
> So in der Art
> http://linkdeln.com/ma/2f19j591/battery-us20050077875/1195zc9/

Glückwunsch! Sinnlos Energie verheizen beim Laden, beim Entladen und 
beim Rumliegen.

Michael B. schrieb:
> Das stimmt bei HY2213

Der HY2213 ist kein Balancer, auch wenn die Chinesen das behaupten. Denn 
der HY2213 vergleicht nicht mit anderen Zellen, er begrenzt nur die eine 
Zelle - und das sehr mies. Denn die Schaltung mit dem Parallelwiderstand 
kann nur einen Teil des Ladestromes an der Zelle vorbeileiten, der 
Großteil fließt dennoch in die schon volle Zelle. Der HY2213 ist eine 
bessere Zenerdiode.

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