Sprinter 60 - Akku und Reichweite - Balancernachrüstung

[Haro]

Scottspeed, deine Lösung sieht sehr ordentlich und aufgeräumt aus. Den Verzicht auf Sicherungen finde ich aber nach wie vor sehr mutig.

Das Spritzwasserproblem kenne ich und suche selbst noch einen größer dimensionierten Kotflügel, der den Reifen von oben komplett und auch seitlich wenigstens teilweise abdeckt, um das Problem an der Wurzel zu lösen.

STW, danke für deine reich bebilderte Anleitung. Ich habe leider ein ähnliches Problem: Nur noch 25 Km Reichweite (anfangs waren es 45). Meine Balancer sind gut, Luxusausführung mit LEDs und 2,1 A, und bringen alle Zellen vollgeladen auf 3,63 bis 3,67 V. Ein paar Stunden später sind sie aber von alleine abgesunken, auf zwischen 3,49 und 3,60 V. Ist das normal?
Nach 10 Km Fahrt erste Zwangsabschaltung bei Vollgas, dann fahre ich mit weniger Gas weiter, aber nach 25 Km ist endgültig Schluß. Wenn ich gleich danach messe, haben alle Zellen 3,15 bis 3,20 V im Leerlauf. Die Zellen unter Belastung zu messen wäre gut, am besten alle gleichzeitig, dafür habe ich aber noch keine zuverlässige Meß-Methode.
Jetzt habe ich erst knapp 2.000 Km drauf. Ausgetretenes Elektrolyt habe ich noch keines gefunden.
Tja. Vielleicht die Akkus zu oft leer gefahren. Aber das bei erst 2.000 Km?

[STW]

Die Meßwerte im vollgeladenen Zustand halte ich für ok, auch der Rückgang auf 3.49V deckt sich mit meinen Beobachtungen. Allerdings ist die Reichweite wirklich unter aller Kanone. Ich weiß ja nicht, ob Du Reichweitentests gemacht hast ...
Die 3.15 Volt nach 25km sind aber schon arg wenig.

Zunächst würde ich mal eine Sichtprüfung aller Akkus und Zellverbinder machen. Korrosion deutet auf Zelldefekte hin, und Hitzeverfärbungen an den Schrauben auf Kontaktprobleme. 0.1Ohm kosten Dich schon 5-6Volt, die dann dem Controller fehlen.
Bei meinen nächsten Zellen will ich Alu/Cu-Umterlegscheiben verbauen, das sollte Korrosion fernhalten.
Bläbäuchige Zellen haben auch ihre besten Tage schon erlebt, aber da muß man schon genau hinsehen, um diese zu erkennen.

Lastmessungen am Roller: bei schwachen Batterien, also am Ende der Maximalreichweite, reicht schon ein beherzter Griff am Gas, um die Spannungslage zu messen. Roller aufbocken, eine Zelle mit dem Voltmeter anpeilen und Gas geben. Damit erkennt man angeknackste Zellen, da lohnt sich dann ein genauerer Blick. Geht am besten mit einer zweiten Person. Spannungseinbrüche in Richtung 2.8V wären da noch gut vertretbar, wenn einzelne Zellen da eher Richtung 2.0V als 2.5V tendieren, wären potentielle Tauschkandidaten erkannt.

Ich habe ja nie so richtig einen Hehl daraus gemacht, dasß ich die 40Ah-Zellen für diese Motorleistung als zu knapp bemessen ansehe. 1.5C, und die vielleicht noch im Winter, sind nach meinem Geschmack zuviel. Ich bemühe mich immer, nur so viel Gas zu geben, daß die Tankuhr kaum zuckt. Das führt zwar im Winter zu einer gemächlichen Fahrweise, aber im Frühjahr waren die Akkus dann wieder voll da.

[rr-1701]

Welche Gesamtspannung liegt denn für den Controller an?

Ich habe jetzt herausgefunden, dass mein LiFePo-Ladegerät für Thundersky zwar häufig auch für Blei eingesetzt
wird, die notwendige Ladespannung aber gar nicht erreicht wird, sodass ich mit meinen 50Ah-Blei nur knapp
20km weit komme.
Der Bleihersteller schreibt, im Zyklenbetrieb solle man mit 14,8-15V pro Zelle laden. Das wären 60V.
Mein Ladegerät erreicht maximal 54,2V, das sind pro Zelle knapp 13,5V. Während der Fahrt bricht die Spannung
dann schnell mal auf 45V ein, das geht aber noch, wenn sie weiter entladen sind, sind es oft nur noch 42V.

Kein Balancerthema, sollte nur zur Info mit den Reichweitenproblemen beitragen.

[STW]

Die 54.2V des Ladegerätes sind für Blei zu knapp. Es sollten schon eher 58.xV sein. Ganz auf 15V pro Zelle würde ich nicht gehen, das wäre schon zu viel.
Die 50Ah der Bleier werden im Roller aufgrund Peukert zu ungefähr 20Ah bis 25Ah.

Der Hinweis auf die Controllerabschaltspannung ist ein guter Tip: die sind üblicherweise auf Blei ausgelegt und schalten bei ca. (!) 9.6V bis 10.xV pro Bleiblock ab.
Rechnen wir mal mit ca. 39V, dann macht das bei den 15 Lithiums ca 2.6V pro Zelle. Das ist im Sommer selbst bei 1.5C nur dann zu schaffen, wenn der Akku leer ist, oder eine Zelle kaputt. Dann kann man folgende Rechnung ansetzen, wenn eine Zelle unter Last wegbricht:
Aus 3.2V Leerlausspannung machen wir unter Last 2.8V, bei 14 intakten Zellen sind das 39.2V, die 15. Zelle 0V, und schon kratzen wir an der Abschaltspannungsgrenze.

[Haro]

Die Gesamtspannung habe ich schon öfters während der Fahrt gemessen und bemerkt, daß der Controller bei unter 50 V abschaltet, das heißt bei unter 2,5 V pro Zelle. Einzelne Zellen werden dabei etwas mehr, einzelne etwas weniger haben. Zellen, die aus dem letzten Loch pfeifen, wahrscheinlich viel weniger, gleichzeitig müssen andere Zellen dann mehr haben.
Wenn ich aber den Roller dann sofort auf den Ständer stelle und die Leerlaufspannung, also ohne Last, messe, haben alle Zellen schon wieder über 3,15 V.

[STW]

Stimmt, ist ja die 60V-Ausführung, da ist eine Abschaltspannung von 50V ok. Von der Leerlaufspannung läßt sich leider nicht auf den Zellenzustand schließen. Da hilft nur, wie oben beschrieben, eine Lastsimulation.

[fifikus01]

Hallo STW,

wo gibt es die Plastikkappen für die Zellverbinder zu kaufen?

[STW]

Die Käppis waren im Sprinter schon drin und bei meinen damals im Lieferumfang der Zellen. Mögliche Bezugsquelle: die Thunderskys werden vorwiegend bei Litrade verkauft, ggf. sind über diesen Händler einzelne zu bekommen.

[STW]

Kleiner Zwischenstand: STW hat seinen viertägigen Jahresurlaub voll erholt beendet und ist seit gestern wieder im Lande. Die zwei Ersatzzellen waren bereits am Dienstag von Litrade angekommen. So langsam gefallen mir unsere Händler immer besser hinsichtlich der Lieferzeit. Fast hat man den Eindruck, daß Lithiumakkus Standardware sind und die einzigen, die das noch nicht bemerkt haben, sind unsere deutschen KFz-Schmieden und die Politiker, die ihnen die Steuermilliarden für die Entwicklung von "innovativer Batterietechnik" in den .... blasen.

Da das Wetter gestern nicht so doll war, dachte ich mir, lade die Zellen doch vor. Beide kamen mit 3.29V an. Also Zellen zunächst parallel gehängt und mit voreingestellten 3.8V und den 2A, die mein Labornetzteil mal so gerade schafft, das ganze angeschmissen. Heute morgen waren beide Zellen immerhin schon bei 3.33V, und mir riß der Geduldsfaden. Also Laborlader auf max. 7.4V eingerichtet und beide Zellen in Reihenschaltung geladen. Die 7.4V haben einen Grund: reißt eine Zelle aus, und die andere noch nicht, dann habe ich am Ausreißer schlimmstenfalls 7.4-3.33V = rund 4.1V anliegen, das geht mal für kurze Zeit.

Nachmittags Kontroller: beide bei 3.38V. Nach 2 Stunden Abwesenheit: eine Zelle bei 4.1V, die andere noch bei 3.38V.
Fazit 1: bei einer 60Ah Zelle machen die maximal letzen 4Ah den Unterschied von 3.38V auf 4.1V aus.

Oder, um es mathematischer auszurücken: zwischen normaler Spannungslage der Zelle und potentieller Überladung liegen mal gerade 2-3%.
Zur Beruhigung / oder auch Beunruhigung, je nachdem wie man es sehen will: die Überspannung in der Zelle ist von allein auf 3.73V innerhalb von 1.5 Stunden gefallen. Das heißt also, daß einige Zeit nach Beendigung eines Ladevorgangs durch Kontrollmessungen nicht mehr herausgefunden werden kann, ob eine zeitweise Überladung von Zellen vorlag.

Die zweite Zelle bekam dann eine Extrarunde verpaßt und überschritt nach weiteren 3Ah die 3.8V. Ein Blick auf die Seriennummer verrät: gleiche Charge. Die Zellen kamen mit ca. 40% Vorladung an, das noch für diejenigen, die mal selbst Austauschzellen in einen vorhandenen Akkupack eingliedern müssen.

Fazit 2: Die Zellen kommen mit ab Werk mit ca. 5% Kapazitätsunterschied, oder alternativ: die Drift liegt schon im Neuzustand bei 5%.

Daraus folgt:
Fazit 3: Reichweitentests verbieten sich, wenn man keinen zellbasierten Unterspannungsschutz hat. Denn so wie die Ladekurve "oben herum" aussieht, so sieht sie typischerweise auch "unten herum" aus.

Hierbei sollte man auch im Hinterkopf haben, dass die Zellen ohne Last alle bei der Messung wieder auf über 3V klettern, aber unter Last je nach "Füllstand" unterschiedlich weit einbrechen. Also immer nur so weit fahren, daß geschätzt 20% Reserve vorhanden sein sollten.

Fazit 4: eine Spannungslage von unter ca. 3.40V sagt nichts, aber auch gar nichts, darüber aus, wie voll die Zelle geladen ist.

Die Ladeaktion von mir war kontrolliert erfolgt, mit lediglich 2 Zellen, aber jetzt stellen wir mal folgende Berechnung an:
Unser Ladegerät liefert recht genau 3.6V * [Anzahl der Zellen], also rund 54V. Wir haben im Sprinter 15 Zellen. Es kann (oder wird irgendwann) passieren, dass 14 Zellen noch bei 3.40V oder weniger herumkrebsen, aber eine vorausläuft. Die bekommt dann 54V-14*3.4V = 6.4V ab, ehe dass das Ladegerät auf Konstantspannung umschaltet. Diese Ladephase kann aber auch nicht mehr viel anrichten, da der Innenwiderstand unserer 6.4V - Zelle derart hoch ist, dass das Ladegerät recht schnell den Ladevorgang beendet.
Die Zelle mit den 6.4V wird natürlich nicht besser vom Überladen, und die anderen kommen nie auf volle Kapazität. Sie können sogar unbemerkt noch weiter auseinanderlaufen, da wir je bei Messungen in der Spannungslage ja nie feststellen können, wie voll sie wirklich sind. Und dann ist es auch irgendwann bis zur versehentlichen Tiefentladung nicht mehr weit.

Fortsetzung folgt ...

[Joehannes]

Okay, das kam uns jetzt aber wie 2 Wochen vor, deine Abwesenheit.

Was sollte man in solch einem Fall mit der 6,4V Zelle machen, wenn wir sie als solche gleich nach der Ladung geoutet haben.
Zur Sicherheit austauschen oder diese Zelle teil-entladen und dann den Ladevorgang wiederholen?
Hat da ein balancieren überhaupt Erfolg?
Kann eine Veränderung der Zellanordnung da eine Veränderung bringen?

Bei den Bleier schwächelt oft der Erste oder Letzte Akku in der Reihenschaltung.

Viele Grüsse
Joehannes