Zellüberspannung - COV
oder warum eine Ladespannung von 13.8 - 14V für Lifepo Batterien ausreicht!
LiFePo4 Batterien verwenden Zellen mit 3.2V Nominalspannung.
Das BMS von Lithium Batterien arbeitet immer mit den Zellspannungen, die Gesamtspannung interessiert das BMS nicht und ist "nur" die Summe aller Zellspannungen.
Das BMS ist zum Schutz der Zellen da, alles wird über die Zellspannungen gesteuert, daher müssen auch wir die Zellspannungen betrachten.
Die Einstellungen welche ich im Ladegerät oder im BMS einstelle (das BMS sendet diese dann multipliziert mit der Zellzahl ans Ladegerät - CVL), dienen dazu, den Akku voll aufzuladen ohne das eine Zelle in den Schutzmodus geht und damit die Ladung der Batterie abschaltet.
Aus dieser Einstellung resultiert entweder die max. Ladespannung (Anzahl Zellen x max. Zellspannung) oder die Zellspannung (max. Ladespannung / Anzahl Zellen).
3.65V (14.6V) ist für die meisten Zellen / BMS die Schutzspannung, während 3.45V (13.8V) als Vollladung gilt.
Batteriespannung hier 14.18V (grosses Zellungleichgewicht)
Wenn wir das Ladegerät auf 14.6V (3.65V) einstellen, bedeutet dies, dass ich die Schutzspannung erreichen will, was auch der Fall sein wird, es wird eine Warnung auslösen und / oder die Batterie schaltet die Ladung ab.
Selbst 14.56V (3.64V) wird zu knapp sein. -> 14.4V wäre 3.6V
Wenn wir uns die Zellen ansehen, werden wir feststellen, dass es Stunden dauert, um von 12.8V (3.2V) auf 13.6V (3.4V) zu kommen, aber von 13.8V (3.45V) auf 14.4 (3.6V+) kann es nur wenigen Sekunden gehen.
Der Blick auf eine Ladekurve einer Lifepo veranschaulicht dies.
Das bedeutet, dass eine Zelle 3.65 V erreicht, während die meisten anderen Zellen immer noch bei 3.45 V liegen (vorausgesetzt, alle Zellen sind gut ausbalanciert). Ist dies nicht der Fall, ist es noch viel schlimmer. Dies alles wird mit der Anzahl der Zellen multipliziert.
Ein Beispiel mit einer 12V / 4 Zellen Batterie kann helfen:
- Wenn wir 3.45 V pro Zelle anstreben, bedeutet das, dass das Ladegerät auf 13.8V (3.45 V x 4) laden soll.
- Wenn wir 3.64 V pro Zelle anstreben, bedeutet das, dass das Ladegerät auf 14.56 V (3.64 V x 4) laden soll.
- 14.4V Ladespannung sind 3.6V Zellspannung
Nehmen wir nun an, dass alle unsere Zellen fast voll sind. Das würde bedeuten, dass sie nahe bei 3.45 V oder 13.8 V liegen, während wir die Batterie auf 14.56V oder um weitere 1.52V aufladen wollen.
Die erste Zelle, die etwas voller ist als der Rest, springt von 3.45 V auf 3.65 V und löst einen Alarm aus, dies ist aber nur ein Anstieg von 0.2 V, was bedeutet, dass wir, während eine Zelle geschützt sein sollte, das Ladegerät auffordern, die Spannung um weitere 1,32 V zu erhöhen, weil es denkt, die Batterie sein noch nicht voll.
Wenn das so weitergeht, wird das BMS die Ladung unterbrechen und die Ladung wird abgeschaltet. Bei abgeschalteter Ladung kann das BMS aber die Zellen nicht ausgleichen und das Phänomen erscheint bei der nächsten Ladung erneut, usw. usw.
Wenn wir möchten, dass unsere Batterien eine lange Lebensdauer haben. Ist eine Nutzung / Ladung der Zellen zwischen 3.1V - 3.45V (12.4 - 13.8V) empfehlenswert, so werden wir kaum Probleme haben.
Daher empfehlen wir eine max. Ladung von 14.2V (3.55V) nicht zu überschreiten. Mit etwas Spannungsabfall in der Installation ist man so auf der sicheren Seite und die Batterie wir dennoch fast zu 100% geladen.
Die meisten BMS erkennen die Batterie sowiso bei ca. 14V als geladen, so spielt dies keine störende Rolle.
anhaltende Zellüberspannungen - COV
Sehen Sie regelmässig Zellpüberspannung (COV), kontrollieren Sie einerseits die Ladespannungen der Ladegeräte und die einzelnen Zellspannungen wenn die Batterie fast vollgeladen ist.
Um einen Zellausgleich zu erreichen reduzieren Sie die Ladespannung auf 14V (3.5V) und laden Sie die Batterie 2,3 mal voll, bis die Zellen keinen grösseren Unterschied als 0.02V aufweisen.
Bitte beachten Sie zu diesem Thema auch den Tipp "Lithium Batterien ausballacieren", dort wird das Thema Zellungleichheit bei neuen Batterien erläutert.