A123 Zellen driften auseinander

[sptotal]

Hallo,

ich habe mir als Stromversorgung für meinen LiPo Heizkoffer 12 Stück A123 Akkus 2300mAh (gebraucht aus Dewalt Werkzeugen) gekauft.

Nun habe ich die Akkus vorher alle einzeln auf je 3,6V geladen und dann als 4s3p (=6900mAh) zusammengelötet.

Leider driften die Zellen während der Entladung so dermaßen auseinander, dass ich gerade einmal 500+mAh statt über 6000mAh nutzen kann. Das heißt wenn die erste Zelle bereits leer ist, sind andere noch fast voll.

Existiert eine Möglichkeit, mit der man die Zellen alle auf ein Niveau bekommt? Die Zellen hatten bei Ankunft unterschiedliche Spannungen, von 2,9V bis 3,27V.

Einsatzort ist wie gesagt eine Heizkoffer, d.h. die Zellen werden mit gerade einmal 3,5A wirklich nicht gefordert.

Um Fehler bei der Verlötung ausschließen zu können:
Ich habe je 4 Zellen in Reihe geschaltet, d.h Minuspol von einer Zelle mit Pluspol der nächsten verbunden und anders herum. Das ergab 3 Mal eine Spannung über 12V. Dann habe ich die Akkupacks mit Kabeln versehen, als würden sie getrennt genutzt. Anschließend wurde jeweils das Pluskabel des Packs mit denen der beiden anderen verbunden, analog mit dem Minuskabel. Müsste eigentlich so stimmen.

 

[MarkusN]

Sieht aus, als ob du ein faules Ei drin hast. Es reicht eine Zelle mit deutlich vemiderter Kapazität, dann bist Du genau in der Situation.

Am besten jede Zelle einmal separat kontaktieren, laden und entladen und Kapazität ermitteln. (Dazu musst Du sie ja nicht aus dem Verbund lösen, wenn du an die Kontakte herankommst.) Dann siehst Du schnell, ob das der Fall ist und kannst die Zelle austauschen.

 

[sptotal]

Mit welchem Entladestrom und bis zu welcher Abschaltspannung würdest du entladen?

Habe einen iCharger1010B+, der kann bis 7A glaube ich.

 

[Ron Dep]

Warum misst du die Zellen nicht einfach einzeln durch?

 

[MarkusN]

Merke gerade, dass ich Käse erzählt habe. Du kannst Die Zellen nicht einzeln laden und entladen, ohne zumindest die drei parallel geschalteten Stränge voneindander zu trennen. Es kommt sonst zu Ausgleichsströmen "hintenrum".

Belasten würde ich mit dem Strom, den sie in der Anwendung sehen.

Warum misst du die Zellen nicht einfach einzeln durch?

Stimmt eigentlich. Akku im Verbund entladen und dann die Zelle suchen, die zuerst in der Spannung abfällt.

 

[sptotal]

Ich habe sogar präventiv Balancerkabel angelötet. Also könnte ich die Zellen einzeln über diesen laden/entladen. Natürlich nicht mit allzu hohen Strömen.

 

[MarkusN]

Geht eben trotzdem nicht. Wenn Du, sagen wir, die mittlere Zelle des mittleren Strangs entlädst, fällt dessen Gesamtspannung ab. Das führt dazu, dass die zwei äusseren Stränge beginnen, den mittleren nachzuladen, das überlädt die zwei äusseren Zellen und stützt die mittlere.

Aber über diese Balancerausgänge kannst Du wunderbr alle Einzelzellenspannungen überwachen.

 

[Martin Greiner]

Hi!

Also das hört sich für mich komisch an...

Nur mal der Verständnis halber:
4S3P an 3,5A Last gibt nur 0,5A ab?
Wie ist denn das Kriterium nachdem "abgeschaltet" wird, bzw. wodurch?
Ich kann mir nicht erklären weshalb der Akku gerade be 3P Schaltung an dieser Last nicht mal 1/4 der Kapa eines Einzelpacks abgeben sollte.

Selbst wenn 2 der 3 Zellenpacks gänzlich tot wären müsste bei der Last ein einzelner Pack noch für annähernd 2000mAh gut sein.

Wie genau kommst Du auf die Aussage:

Leider driften die Zellen während der Entladung so dermaßen auseinander, dass ich gerade einmal 500+mAh statt über 6000mAh nutzen kann. Das heißt wenn die erste Zelle bereits leer ist, sind andere noch fast voll.

Kannst Du das mit Werten belegen oder ist das eine Vermutung von Dir?
Wie hast Du die Packs gelötet, mit Fahnen oder Inline?

 

[sptotal]

Ich habe zum Test Balancerkabel angelötet und mein iCharger 1010B+ zeigt beim Ladevorgang so die Einzelspannungen an. Abschaltkriterium war 2,5V der leersten Zelle unter Last. Gelötet wurde mit ausreichend dimensionierten Kabeln zwischen den Akkus.


Ich habe den Akkupack nochmal auseinander gelötet und jede Zelle einzeln mit 10A geladen, Innenwiderstand notiert und mit 6,9A bis auf eingestellte 2,5V wieder entladen.

Es ist keine Zelle dabei, die eine auffällig niedrige Kapazität hat. Hier mal das Ergebnis der Messung der einzelnen Zellen in aufsteigender Ordnung:

#01 1950mAh
#02 2062mAh
#03 2073mAh
#04 2136mAh
#05 2137mAh
#06 2138mAh
#07 2138mAh
#08 2140mAh
#09 2147mAh
#10 2181mAh
#11 2194mAh
#12 2202mAh

Die gemessenen Widerstände sind würde ich meinen nicht repräsentativ. Der iCharger 1010B+ gibt bei fast jeder Messung einen anderen Wert aus.

Wie würdet ihr die Akkus nun konfektionieren? Jeden Akku leer lassen, voll laden oder auf eine bestimmte Spannung laden und dann zusammenlöten?

Sind die Kapazitätsunterschied in Ordnung oder bereits zu hoch? Abverlangter Strom ist wie geschrieben nur ca. 4A Last, mit Pausen dazwischen.

 

[Olli72]

Hallo Alex,

meine A123 Packs haben bei den ersten Ladungen/Entladungen auch extrem gedriftet, welches sich nach ca. 10-20 Ladungen von aleine gelegt hat. Ich würde sie vollladen, löten und einfach ein paar mal laden und entladen. Wenn keine Zelle Beschädigt ist bei Deinen Einzelladungen, sollte es nach einer gewissen Zeit eigentlich funktionieren.

Gruß

 

[Olli72]

PS: Eine Zelle kann auch mal gerne bis 2V gehen, dass macht den Zellen eigentlich nichts!

 

[Martin Greiner]

Hi!

Aber alleine die gemessenen Werte bestätigen dass der Fehler (oder auch die Ursache des Problems) nicht der Akku/die Zellen sein können.

Daher stellt sich nun die Frage - wo war der Fehler im System?
Bei der äußerst geringen Last und mehr als 6500mah nur 500mah rausbringen...da muss der Fehler schon gigantisch sein...?

Mach mal nur eine 4er Stange ohne paralell und teste noch mal. (würde ich so machen.
Dabei messen, bei welcher Spannung abgeschaltet wird, nicht, dass nur die Abschaltspannung deines Heizkoffers zu hoch eingestellt ist? Das wäre für mich die logische Erklärung für dein Problem.

 

[fliegerfred321]

Alex schrieb

Ich habe je 4 Zellen in Reihe geschaltet, d.h Minuspol von einer Zelle mit Pluspol der nächsten verbunden und anders herum. Das ergab 3 Mal eine Spannung über 12V. Dann habe ich die Akkupacks mit Kabeln versehen, als würden sie getrennt genutzt. Anschließend wurde jeweils das Pluskabel des Packs mit denen der beiden anderen verbunden, analog mit dem Minuskabel

Es wäre sicher besser 4 mal 3 Zellen parallel schalten, und dann die 4 Stk. 3P - Packs in Serie! So gleichen sich zumindest immer 3 Zellen exakt aneinader an.
Bei deiner Schaltung hängen quasi alle 12 Zellen in der Luft.


Gruß
Alfred

 

[Martin Greiner]

Hi!

Ich glaub da hast Du was verbuchselt...
sptotal:

Ich habe je 4 Zellen in Reihe geschaltet...Das ergab 3 Mal eine Spannung über 12V.

fliegerfred321:

Es wäre sicher besser 4 mal 3 Zellen parallel schalten,

Das ist nicht das Selbe! (oben 4S3P, unten 3S4P)

Bei deiner Schaltung hängen quasi alle 12 Zellen in der Luft.

Watt?

 

[fliegerfred321]

@Martin
du musst schon den Satz zuende lesen:

Zitat:
Es wäre sicher besser 4 mal 3 Zellen parallel schalten,

Ich schrieb

Es wäre sicher besser 4 mal 3 Zellen parallel schalten, und dann die 4 Stk. 3P - Packs in Serie!

das ergibt dann ebenfalls 4S3P

Zum leichteren Verständnis hab ich schnell mal eine Skizze gemacht:

links die Version von Alex (wenn ich es richtig interpretiert habe), rechts meine Version

Bei deiner Schaltung hängen quasi alle 12 Zellen in der Luft.

Watt?

...ist ein bisschen blöd ausgedrückt , aber wenn du die Skizzen ansiehst, weißt du was ich meine.

Gruß
Alfred

 

[sptotal]

Alfred: Funktioniert meine (linke Seite auf deiner Zeichnung) Variante nicht? Meine Absicht mit den 3 Stück 4s1p Packs war es, dass ich auch mal nur einen 4s1p nutzen kann, wenn ich mit dem kleinen Heli um die Ecke fliegen gehe. Da brauche ich für den Heizkoffer nicht die gesamte Kapazität.

 

[Martin Greiner]

Hi Alfred,

stimmt, kommt doch auch hin.
Nur der Vorteil "deiner" Schaltung will sich mir noch nicht erschliessen.

Kommt doch beim laden über 1 Anschluss auf das Selbe raus

 

[fliegerfred321]

Hallo

Martin schrieb:

Nur der Vorteil "deiner" Schaltung will sich mir noch nicht erschliessen.

Wenn man 3 Zellen parallel schaltet, so kann man diese als 1 Zelle mit 3-facher Kapazität betrachten. Bei 4 in Serie geschaltenen 3P - Blöcken braucht man also nur 4 Zellen mit einem 4S-Balancer zu balancieren.
Bei der 1. Schaltung bräuchte man 3 Stk. 4S - Balancer um alle Zellen zu balancieren.

Alex schrieb:

Alfred: Funktioniert meine (linke Seite auf deiner Zeichnung) Variante nicht? Meine Absicht mit den 3 Stück 4s1p Packs war es, dass ich auch mal nur einen 4s1p nutzen kann

Deine Schaltung funktioniert natürlich auch, du solltest die 4S - Packs jedoch getrennt und mit Balancer laden, oder du hast wirklich 3 Balancer (für jeden 4S-Pack einen).

Der Kapazitätsunterschied deiner Zellen von über 200mAh ist schon etwas viel. Du musst halt die Entlademenge nach der schwächsten Zelle ausrichten

Wie würdet ihr die Akkus nun konfektionieren? Jeden Akku leer lassen, voll laden oder auf eine bestimmte Spannung laden und dann zusammenlöten?

Ich würde jeden Akku voll laden (bis 3,65V), dann die Akkus zusammenlöten.
Meine Erfahrung sagt mir, dass gelötete A123 - Zellen viel eher zum Driften neigen, als punktgeschweißte Zellen. --> Daher würde ich bei gelöteten A123 immer einen Balancer verwenden!

Gruß
Alfred

 

[sptotal]

Ich habe die Akkus nun wie in Alfreds Skizze rechts zusammengelötet.

Nun erhalte ich etwa 4300mAh nutzbare Kapazität bei 1,8A Entladestrom und 10V (2,5V pro Zelle) Abschaltspannung. Eigentlich würde ich hier um die 6000mAh erwarten. Stimmt noch etwas bei der Verlötung nicht oder ist die Abschaltspannung zu hoch eingestellt?

 

[piotre225]

Hallo,

4300mAh ist deutlich zu wenig, bei deinen Messungen hatten ja alle Zellen bis auf eine über 2000mAh und du hast sie ja sogar mit einem relativ hohen Strom entladen, von daher musst du auch im zusammengelöteten Zustand mindestens 6000mAh entladen können.

Ich wüsste nicht, was man beim Verlöten falsch machen kann, vielleicht machst du aber einfach mal ein Foto von deinem verlöteten Pack. Hast du einen starken Lötkolben benutzt? Der Lötkolben darf nie länger als 2 Sekunden die Zelle berühren, sonst erhitzen sich die Zellen zu stark und werden beschädigt.

Wie sehen die Einzelspannungen der Zellen denn nach dem Entladen aus?

Hast du beim Entladen ein Balancerkabel angeschlossen? Wonach schaltet der Lader ab, bei unterschreiten der Gesamtspannung von 10V oder bei unterschreiten von 2,5V einer Zelle?

Piotre