LifePo4 minimalistisch erweiterbar?

[fignon83]

Ok, der Titel ist jetzt nicht selbsterklärend, mir fiel aber nichts besseres ein. Worum geht es:
bei meinem Selbstbau meiner 320ah LiFePo4 habe ich zunächst auf die falsche Quelle gesetzt. Die Zellen sind zwar angekommen, hatten auch die angeben Leistung, waren aber leicht gebläht. Es gibt profunde Stimmen im Netz, die da sagen, das wäre bei der Einzelgröße (waren 4 Zellen) kaum vermeidbar. Aber der Verkäufer brachte so schwache Argumente, dass ich das Vertrauen verlor und die Teile trotz finanziellem Risiko nach China zurücksendete. Zwischenzeitlich hatte ich ein top-Quelle aufgetan und die fast gleichen Zellen (anderer Hersteller, ggf. etwas abweichende Kapazität) noch einmal bestellt. Damit war ich immer noch mehr als die Hälfte preiswerter als wenn ich mir eine fertige Batterie gleicher Größe hier gekauft hätte. Das Risiko war es mit also wert.
Tatsächlich gab es den erwarteten Ärger und der Versender hat sich geweigert, die Zellen zurück zu nehmen. Damit war mein Ehrgeiz geweckt und gefühlte 100 Korrespondenzen mit Paypal, Aliexpress und 4 Monate später hatte ich mein Geld wieder. Nur auf dem Porto der Rücksendung bin ich liegengeblieben, 125,99€, stolzer Preis). Nebenbei: PP hat sich dreimal geweigert, den Käuferschutz zu aktivieren. Erst als ich massiver geworden bin, hat es geklappt, darauf darf man sich - und werde ich mich auch zukünftig nicht - verlassen.
Meine Batterie ist mittlererweile fertig, eingebaut und funktioniert top. Bin sehr zufrieden und kann jetzt auch ohne Sonne mehrere Tage ohne Stromanschluss oder Motorlauf liegen.
Aber das Bessere ist des guten Feind und Batteriekapazität kann man nicht genug haben. Und heute klingelt es an der Tür und der Postbote brachte meine 4 Zellen aus China wieder mit. Jetzt habe ich also die gleiche Kapazität nochmal. Und nun stelle ich mir die Frage, ob und wie es möglich sein könnte, diese vier Zellen mit meiner vorhandenen 4-zelligen Batterie zu koppeln, ohne ein neues BMS oder sonstwas anzuschaffen (das selbstgebaute Gehäuse muss neu, das ist klar). Mein BMS (mit 250 A ein recht großes) hat vier Zellanschlüsse, ich kann also nicht einfach vier weitere anschließen. Ich dachte daran, das man aus jeweils zwei Zellen dem BMS vorgaukeln kann, dass es sich nur um eine handelt, die dann 640 Ah hat.
Blöde Idee?
Und wenn ja, wäre dann der nächste Schritt ein BMS mit 8 Zellanschlüssen anzuschaffen oder ein weiteres 4rt BMS. auch vielleicht was kleiner als Reserve für die vorhandene?
Groetjes
Carsten

[tritonnavi]

jeweils 2 Zellen parallel installieren und dann zusammen mit einem Anschluss des BMS verbinden sollte prinzipiell gehen.
Das (Parallelschaltung von Zellen) wird letztendlich bei vielen Fz- oder E-Bike-Akkus standardmässig gemacht.

Die Strombegrenzung bleibt weiterhin 250A. Die Spannungsbegrenzungen bleiben ebenfalls.
Ob das BMS die parallel geschalteten Zellen, aufgrund ihrer deutlich größeren Gesamtkapazität, ausreichend balancen kann, weiß ich nicht.

[fignon83]

Also ein Versuch wert? Würdest Du dann jeweils mixen, also je eine Zelle einer Baureihe mit der nächsten?

Oder vielleicht doch als separate zweite Verbraucherbatterie einschleifen (keine Ahnung, ob das mit meinem Phillipi Batteriemonitor einfach so geht. Hab das Manual an Bord.

[jogibaer1509]

Moin,

Zellen mit unterschiedlicher Kapazität würde ich nicht parallel schalten. Ich weiß nicht, was da für Ausgleichsströme fließen bzw. wie sich das verhält wenn ein parallel geschaltete Zelle voll ist und die andere noch freie Restkapazitäten hat. Das wird das BMS nicht hin bekommen.
Ich würde einfach ein zweites BMS kaufen. Die beiden 12V 'Blöcke' kannst dann parallel schalten. Das funktioniert.
Die Gefahr, dass Du alle Zellen schrottest weil Du am BMS gespart hast würde ich nicht riskieren. Das mag funktionieren wenn Du nahezu gleiche Zellen parallel schaltest

[fignon83]

Ich glaube auch, ich lasse es und baue eine zweite Batterie auf, oder ich verkaufe die Zellen. Richtig brauchen tue ich die nicht. Bin halt gierig auf Kapazität geworden.

Wenn ich doch eine zweite Batterie aufbaue und sie parallel schalte (lt. Philippi Manual Download geht das bei meinem Monitor), wie könnte ich denn einen Aufbau hinbekommen, dass diese zweite Batterie erst dann genutzt wird, wenn z.B. die erste Batterie auf 15% runtergegangen ist? Und genauso andersherum, dass die zweite Batterie erst dann von dem einen B2B geladen wird, wenn die erste die 13,4V hat bzw. wenn ich mal Balancen will, 14,6V (oder vom MPPT, wenn ich den doch direkt an die erste LiFePo anschließe, bisher geht die den Umweg über die Starter, davon möchte ich aber weg)?
Müsste ich dann einen zweiten B2B zwischen den LifePo einbauen oder gibt es eine pfiffigere/einfachere Lösung?

[zooom]

Im Zweifel besorg Dir das passende BMS und verkauf Deins auf Kleinanzeigen, der Verlust sollte verschmerzbar sein.

[fignon83]

wäre auch eine Alternative, aber
- das 100% Vertrauen habe ich auch jetzt noch nicht
-und die sind nicht wirklich baugleich mit den "guten" 4 Zellen.

Daher würde ich schon gerne eine getrennte Lösung machen, sonst könnte ich auch das machen, was ich zu anfangs angefacht hatte und ja auch theoretisch ginge.

Mir schwebt echt sowas wie eine Reserve-Vebraucherbatterie vor, die nur zum Zuge kommt, wenn die 1. Verbraucherbatterie an ihre Kapazitätsgrenzen kommt oder kaputt geht, oder was weiß ich.. Den "Hinweg" von Verbraucher 1 zu Verbraucher 2 könnte ein B2B-Lader darstellen, aber wie könnte der Rückweg aussehen, also das Laden von Verbraucher 1 durch Verbraucher 2?

[Zippo]

Zitat von fignon83

Zwischenzeitlich hatte ich ein top-Quelle aufgetan und die fast gleichen Zellen (anderer Hersteller, ggf. etwas abweichende Kapazität) noch einmal bestellt.
Carsten

Würdest du diese Quelle mit uns teilen?

Gruß Torsten

[zooom]

Ich hab meine 280Ah EVE Zellen bei basen-power.com bestellt. (Empfehlung von Andreas Schmitz auf YT).

[Pearl]

Hier wurde schon gesagt, dass Du die Zellen einfach parallel schalten kannst.
In der Zelle selbst findest Du auch die Parallelschaltung sehr vieler Einzelzellen. Nichts weiter. Egal, ob bei einer Wickelzelle die Fläche als Wickel gebildet wird oder bei einer Pouchzelle die Fläche über die Parallelschaltung einzelner Zellen: Die Spannung wird durch die Chemie des galvanischen Elementes (das was Du Zelle nennen möchtest) bestimmt. Die Kapazität durch die Menge des aktiven Materials, welches als elektrochemischer Energiewandler dient. Letztlich also die Fläche, auf die es aufgetragen ist. Damit geht dann auch der Widerstand reziprog einher, sowie die Stromtragfähigkeit.
Worauf Du bei Deiner Parallelschaltung also achten solltest:
1) Die Serienschaltung Deiner Batterie besteht wohl aus vier Zellen eines Types. Schalte also zu jedem des einen Types eine Zelle des zweiten Types hinzu. Damit stellst Du sicher, dass Du in Jeder "Zelle" (bestehend nun aus zwei parallelen Zellen) die gleiche Kapazität hast. Ansonsten besteht das Problem, dass bei vollständiger be- oder Entladung eben eine Zelle zuerstkomplett voll- oder leer ist. Das ist zwar immer so. Niemals haben alle Zellen die gleiche Kapazität. Die Frage ist nur, wie weit weicht die kapazität ab und stellt das dann eine Beschränkung der nutzbaren Kapazität der Batterie dar....
Jedenfalls würde das BMS den Fall ja abfangen, indem es abschaltet....also kann weiterhin nichts passieren, selbst wenn Du das nicht berücksichtigst.
2) Bevor Du die Zellen parallel schaltest, trage Sorge, dass die Zellspannungen etwa gleich sind. +-100mV ist ausreichend. Ansonsten wurde auch schon gesagt, dass hohe Ausgleichsströme fliessen. Aber selbst da passiert nichts. Der Zelleninnenwiderstand ist etwa 1mR. Zudem kommt das sich einstellende Über/Unterpotenzial.......kurzum, solange eine Zelle nicht ganz leer und die andere ganz voll ist, passiert nichts böses.

Und jetzt wie ich Deinen Anspruch realisieren würde:
Führe also aus Deiner "Gut"-Batterie die Verbindungen:
Zelle1-
Zelle1+/2-
Zelle2+/3-
Zelle3+/4-
Zelle4+

über einen Stecker heraus.
Verwende 2,5mm². Einen entsprechenden Stecker. Beispiel Super Seal oder Deutsch.
In jede Leitung eine 30A Sicherung.

Die "schlecht" Batterie verschaltest Du wie gewohnt, nur ohne BMS.
Verpasst Ihr einen Korrespondierenden Stecker mit einer Leitungslänge etwa 1m.

Zusammenstecken. Fertig.

Nun hast Du folgendes:
Das BMS übernimmt nun wegen der Paralelschaltung der Zellen die Balancierung. Auch die Schutzfunktionen.
Da Deine Zweitbatterie relativ hochohmig (Leitungen, SIcherungen, Stecker) angebunden ist, wird nur ein Bruchteil des Stromes aus der Zweitbatterie kommen. Proportional zur Abweichung der Spannungen. Das bedeutet, dasss alle Spitzenströme von der Gut-Batterie getragen werden und alle Langzeit Kapazitätszugaben von der Schlecht-Batterie.
.... und abstecken kannst Du Sie auch einfach.
Das ist es doch, was Du willst, oder?
Natürlich hast Du ein klein wenig Leitungsverluste.
Aber das ist völlig vernachlässigbar.

Probier es doch einfach.

Mir ist klar, dass jetzt der ein- oder Andere große Bedenken haben kann.
Dafür sei angemerkt: Die beschriebene Ausführung kann von jedem nur mit dem ohmschen Gesetz so berechnet werden, dass keinerlei kritische Situation entstehen kann (Querschnitt der Leitungen, Stecker, Sicherungen....damit ist das Konzept einwandfrei und wird technisch auch so betrieben)
Meine Angaben sind allerding ganz sicher praxistauglich und Du kannst es so probieren.
Das was Du da ohnehin auf die Beine gestellt hast, befähigt Dich schon allein zu viel mehr.

Gruß
Stephan

[Zippo]

Zitat von zooom

Ich hab meine 280Ah EVE Zellen bei basen-power.com bestellt. (Empfehlung von Andreas Schmitz auf YT).

Die Seite gibts nicht (mehr?)..

[Zippo]

Zitat von Zippo

Die Seite gibts nicht (mehr?)..

Das hätte ich gefunden: basengroup.com/de/

[fignon83]

Würdest du diese Quelle mit uns teilen?

Ist aber auch eine chinesische Adresse. Wenn weiterhin Interesse, dann schreib mir eine PN.

[fignon83]

Und jetzt wie ich Deinen Anspruch realisieren würde:
Führe also aus Deiner "Gut"-Batterie die Verbindungen:
Zelle1-
Zelle1+/2-
Zelle2+/3-
Zelle3+/4-
Zelle4+

über einen Stecker heraus.
Verwende 2,5mm². Einen entsprechenden Stecker. Beispiel Super Seal oder Deutsch.
In jede Leitung eine 30A Sicherung.

Das wäre ja dann der Ansatz wie zu Beginn, wie auch Tritonnavi geschrieben hat. Nur dass die Lösung mit dem An- und Abstecken recht einfach gehen würde. Abe irgendwie stehe ich gerade auf der Leitung, im wahrsten Sinne. Könntest Du bitte mal eine Skizze einstellen?

[haru]

Zitat von jogibaer1509

Moin,

Zellen mit unterschiedlicher Kapazität würde ich nicht parallel schalten. Ich weiß nicht, was da für Ausgleichsströme fließen bzw. wie sich das verhält wenn ein parallel geschaltete Zelle voll ist und die andere noch freie Restkapazitäten hat. Das wird das BMS nicht hin bekommen.
Ich würde einfach ein zweites BMS kaufen. Die beiden 12V 'Blöcke' kannst dann parallel schalten. Das funktioniert.
Die Gefahr, dass Du alle Zellen schrottest weil Du am BMS gespart hast würde ich nicht riskieren. Das mag funktionieren wenn Du nahezu gleiche Zellen parallel schaltest

Wie schon geschrieben sollten beim paralell verbinden die Zellen ungefähr die gleiche Spannung haben, damit da keine großen Ausgleichströme fliessen. Dass sie die gleiche Zellchemie haben setze ich mal voraus.

Sobald sie verbunden sind haben sie die gleiche Spannung, da ja + und - Pol auf dem gleichen Potential liegen, eine vorhandene Spannungsdifferenz wird sofort ausgeglichen. Solange sie paralell verbunden können sie in der Spannung deshalb gar nicht mehr auseinanderlaufen, nach außen für das BMS usw. stellt es sich wie eine Zelle größerer Kapazität dar.

Selbst Zellen unterschiedlicher Kapazität aber gleicher Zellenchemie können paralell zusammengekoppelt werden, man muss nur darauf achten, dass der maximale Strom in der Anwendung die schwächere Zelle nicht überfordert. Sonst könnte die thermisch überfordert werden. Das BMS kommt nur in Probleme, wenn die "neuen" Zellenpacks untereinander sehr unterschiedlich sind, so dass bei hohen Entlade- oder Ladeströmen über längere Zeit nicht mehr ausbalanciert werden kann. Die Ströme werden ja aber nicht größer, d.h. der Balancer sollte es weiterhin schaffen, solange keine der Zellen kollabiert.

Wenn jetzt eine Zelle kollabiert und man das nicht merkt kann die aber thermisch durchgehen. Mir sind schon Zellen im Modellflug beim ersten Mal Laden kollabiert (wir belasten die aber viel extremer, kurzfristig mit bis zu 40C), deshalb lasse ich immer erst ein paar Zyklen überwacht am Lade-/Entladegerät durchlaufen, bevor ich sie einsetze. Deshalb würde ich suspekte Zellen, und Zellen die auch nur minimal gebläht sind sind für mich suspekt, nie irgendwo einsetzen.

[Jlaudi]

Klar kannst du die Zellen parallel schalten. Aber vorher auf gleiche Spannung bringen. Also einzeln laden und dann verbinden. Idealerweise mal gleich die Kapzazität testen und passende dann parallel schalten.

[fignon83]

Idealerweise mal gleich die Kapzazität testen

Das halte ich für schwierig, wirklich belastbare Zahlen zu bekommen, ich habe so ein Modell aus dem Morgenland, die Messergebnisse empfinde ich eher als Empfehlungen.

Ich muss mir das mal vergegenwärtigen mit einer Zeichnung, Lösung von Pearl find eich reizvoll, ich könnte so auch jederzeit die Sache wieder auftrennen. Wenn ich das aber richtig verstehe, dann sind 30A der maximale Strom, der entnommen werden kann.

[fignon83]

Bin jetzt nich mal in mich gegangen. Ich werde meine jetzige "sicher gute" Batterie nicht mit den Zellen dauerhaft verbinden der "unsicher guten"Batterie. Also werde ich die vier Zellen mit einem eigenen BMS versehen, dass sie als eigenständige Batterie fungieren können.

Entweder wird die parallel als zweite Verbraucherbatterie geschaltet. wobei ich mir noch nicht im Klaren bin, wie ich die dennoch getrennt halten kann.

D.h. wenn ich es richtig verstehe, erkennen die Ladegeräte, Verbraucher und der Shunt vom BM bei Parallelschaltung beide Batterien als EINE Batterie an.
Das würde ich noch in Kauf nehmen, wenn ich denn das oben schon beschriebene realisieren könnte, dass die zweite nur "anspringt", wenn bei der ersten die Kapazität unter einer gewissen Schwelle sinkt. Und optimalerweise Batterie 2 auch erst dann geladen wird, wenn Batterie 1 eine gewisse Mindestspannung aufweist. Wie kann ich das realisieren?

[tritonnavi]

Ich verstehe die grundsätzlichen Ängste vor dem Parallelschalten von Zellen nicht so ganz.
Parallelschalten ist prinzipiell unkritisch und zwar auch dann, wenn 2 Zellen unterschiedlicher Kapazität zusammen kommen.

Das Entscheidende ist bei der Parallelschaltung gegeben:
Die Spannungen der Zellen sind letztendlich identisch. Die Ströme teilen sich "vollautomatisch" auf....

Problematischer kann es sein, wenn solche parallel geschalteten Zellen-Kombis deutlichere Unterschiede (Innenwiderstand, Kapazität) zu anderen in Reihe geschalteten, parallelen Kombinationen aufweisen.

Dann hat man in der Reihenschaltung bei höherer Last/bzw. höherem Ladestrom entsprechende Unterschiede bei den Spannungen der einzelnen Parallelpacks.

Das kann man umgehen, wenn die älteren Zellen zu einer Batterie mit eigenem BMS zusammen gefasst werden und mit der neuen Batterie aus 4 Zellen mit BMS parallel geschaltet werden, was du ja jetzt offenbar machen willst.

[fignon83]

Wenn ich es so mache,und bei der einen nehme ich ein BMS mit 50A statt 250 woe beim anderen. Dann stelle ich den Warmwasserboiler an (ca 60A) oder die Ankerwinde ( mit 80A). Was passiert dann?

[fignon83]

Keiner eine Idee?

[tritonnavi]

Zitat von fignon83

Keiner eine Idee?

Da keiner weiß, welchen Widerstand die Zuleitungen zu beiden in Reihe geschalteten Batterien haben und wie es um die jeweiligen Innenwiderstände der parallel geschalteten Batterien bestellt ist, kann auch niemand eine konkrete Angabe darüber machen, wie sich der Strom für die Batterien aufteilt.
Liefere "einfach" die genauen Daten und schon können dir diverse Leute ausrechnen, wie sich der Strom aufteilt....

Wenn du zu der älteren Batterie mit 50A BMS etwas mehr Installationswiderstand (längeres und/oder dünneres kabel) hast, als zur neuen Batterie, ist sehr zu vermuten, dass bei Betrieb des 80A-BSR nichts "passiert", also die 50A im Leitungsstrang der alten Batterie nicht überschritten werden.

[fignon83]

oha, jetzt lerne ich wieder was neues:
Mein Plan war, dass ich den Pluspol der zweiten Batterie (mit 50A BMS) mit dem Pluspol der ersten, schon eingebauten verbinde (mit 250A BMS) und von dort aus geht es mit einem Kabel zum Hauptschalter (den Minuspol würde ich mit einem separaten Kabel zusammen mit dem Minus der ersten Batterie an den Shunt des BMS anschließen, auf der anderen Seite wäre dann Minus der Starterbatterie und von dort aus zur Minussammelstelle).
Somit hätte wäre der Leitungsweg zur Batterie zwei zumindest um den Weg von Batteriepluspol zu Batteriepluspol länger.
Alle Leitungen sind mit 50qmm.
Der Innenwiderstand der beiden Batterien sollte nahezu identisch sein.
Ist das so gemeint?

Nachtrag:

beiden in Reihe geschalteten Batterien haben

Die beiden (Verbraucher-)Batterien werden doch parallel geschaltet, sonst hätte ich doch 24V?!