Akkus "entschärfen"

[AlexW]

Grüß Euch,

weil ich ein paar Threads hier zum Thema Gefahren durch sich entzündende Akkus gelesen hab', und zuletzt gar von einem wegen eines Akkus abgebrannten Velomobil, möcht' ich meine Lösung für diese Thematik mit Euch teilen.

Ich pendle ja, wenn es mir für's Radl zu kalt oder naß ist, mit dem City-El.

Den Akkupack, den ich dabei verwende, hab' ich selbst gebaut. Li-Ionen, 12S20P, also 240 Stk. 18650 Zellen, samt BMS in einem Koffer untergebracht. Hat den Vorteil, daß ich den Koffer ins Büro oder abends ins Haus mitnehmen kann, damit bleibt er immer auf Raumtemperatur, und ich vermeide den temperaturbedingten Kapazitätsverlust.



Aber natürlich würde so ein Akkupack, wenn nicht passend "entschärft", auch eine Gefahr darstellen. Selten aber doch kommt es vor, daß eine Zelle einen inneren Kurzschluß erleidet und unter Hitzeentwicklung stirbt. Das Sterben einer Zelle bedeutet aber noch kaum Gefahr, die wirkliche Gefahr besteht darin, daß die Nachbarn im Parallelblock (bei mir also 19 Nachbarn) sich ebenfalls über die defekte Zelle entladen würden, und die dabei entstehende Hitze den Akkupack in Brand setzen würde.

Wie kann man das verhindern? Tesla hat's vorgemacht, und ich hab's nachgebaut - eine Seite jeder Akkubank ist nicht über den normalen Nickelstreifen (wie im Bild oben) mit den nächsten verbunden, sondern über Nickelstreifen mit eingebauter Sicherung:


Wenn jetzt eine Zelle stirbt, beginnen die anderen im selben Parallelblock sich über die eine mit dem inneren Kurzschluß zu entladen. Weil aber der Stron sehr schnell zu groß für das Nickelblechstreiferl wird, schmilzt dieses, der Kontakt ist unterbrochen und die Nachbarn gerettet.

Ich hab' die Streifen übrigens hier gekauft: https://batteryhookup.com/products/...uous-roll-by-the-foot-18650-cell-level-fusing, gibt aber auch andere Anbieter.

Ein Kollege im Elweb (Forum zum City-El, heute Teil von https://elektroauto-forum.de) hat die Funktion und Zuverlässigkeit dieser Sicherungen getestet und für gut befunden (brennen bei mehr als 10 A durch, bei 20 A binnen 750 Millisekunden).

Diese Streifen mit eingebauter Sicherung könnten also für diejenigen von Euch, die selber bauen, zusätzliche Sicherheit geben...

Liebe Grüße
Alex

 

[HFKLR]

hab keine Ahnung von der Thematik, wie ist es dann nach Durchbrennen von so einer Sicherung? Ist die einfach zu ersetzen oder ist dann der ganze Kofferinhalt unbrauchbar?

 

[ChristianW]

wie ist es dann nach Durchbrennen von so einer Sicherung? Ist die einfach zu ersetzen oder ist dann der ganze Kofferinhalt unbrauchbar?

Musst Du halt die "Schmelzsicherungen" ersetzen.
Aber das musst Du ja eh, falls eine Zelle stirbt - denn die muss ja dann sowieso getauscht werden.

Also dass das überhaupt passiert ist ja wirklich sehr, sehr selten.
Aber gerade bei größeren Zellverbünden, ist sowas natürlich um so wichtiger, weil es das Risiko noch mal drastisch senkt.

Zumal ja mit ver-X-fachung der Zellenzahl auch das Risiko X mal so hoch wird, dass zufällig eine defekte Zelle dabei ist.

 

[Karlsruhe]

Den Akkupack, den ich dabei verwende, hab' ich selbst gebaut. Li-Ionen, 12S20P, also 240 Stk. 18650 Zellen, samt BMS in einem Koffer untergebracht.

Wehe, wenn da mal eine einzige Zelle von den 240 St kaputt geht und man die suchen und ausbauen muss

 

[TimB]

Wehe, wenn da mal eine einzige Zelle von den 240 St kaputt geht und man die suchen und ausbauen muss

Sofern man es richtig macht und ein BMS nutzt ist das kein Problem. Das zweite Twike-Video von Aging Wheels ist raus, chronologisch vor dem Verriss. Was Twike einem als LI-Ion-Aufrüstoption verkauft ist schon ein Skandal, vom Preis ganz zu schweigen:

Gruß,

Tim

 

[Karlsruhe]

Sofern man es richtig macht und ein BMS nutzt ist das kein Problem

Das BMS schaltet nur den Akku bei Unter und Überspannung ab, verhindert aber nicht das eine defekte Zelle, die parallel verschalten ist, die anderen mit ins Verderben nimmt

 

[TimB]

Das BMS schaltet nur den Akku bei Unter und Überspannung ab, verhindert aber nicht das eine defekte Zelle, die parallel verschalten ist, die anderen mit ins Verderben nimmt

Es ging um:

wenn da mal eine einzige Zelle von den 240 St kaputt geht und man die suchen und ausbauen muss

Ganz abgesehen davon, daß ein BMS verhindert, daß Zellen verfrüht gekillt werden wie im Video beschrieben.

Gruß,

Tim

 

[Delta Hotel]

die suchen und ausbauen muss

ist mit dem oben gezeigten System absolut simpel.

 

[Gear7Lover]

Warum sollte sich eine Zelle kurzschliessen? Wie geht das?

 

[TimB]

Warum sollte sich eine Zelle kurzschliessen? Wie geht das?

Dendritenwachstum ist üblich, Sony hatte es mal geschafft, Akkus mit Metallspänen zu fertigen.

Gruß,

Tim

 

[Krischan]

Warum sollte sich eine Zelle kurzschliessen? Wie geht das?

wer liest, ist klar

Wenn jetzt eine Zelle stirbt, beginnen die anderen im selben Parallelblock sich über die eine mit dem inneren Kurzschluß zu entladen. Weil aber der Stron sehr schnell zu groß für das Nickelblechstreiferl wird, schmilzt dieses, der Kontakt ist unterbrochen und die Nachbarn gerettet.

im Vorteil...
Gruß Krischan

 

[TimB]

Über das "Warum" schrieb Alex nichts, nur vom weiteren Verlauf...

 

[Karlsruhe]

Ganz abgesehen davon, daß ein BMS verhindert, daß Zellen verfrüht gekillt werden wie im Video beschrieben.

Sehe ich nicht so, man kann in Zellen nicht reinschauen und ein BMS kann das genausowenig. Wenn eine Zelle geschädigt ist, dann zieht sie parallelgeschaltenen in Mitleidenschaft

 

[AlexW]

hab keine Ahnung von der Thematik, wie ist es dann nach Durchbrennen von so einer Sicherung? Ist die einfach zu ersetzen oder ist dann der ganze Kofferinhalt unbrauchbar?

Grüß Euch,

wenn bei mir eine Zelle verstirbt und die Sicherung durchbrennt, bleiben noch 19 in der Bank, die ab dann einer geringfügig höheren Belastung ausgesetzt sind. Vielleicht würd' ich es in der BMS-App bemerken:


Bei einem eBike-Akku mit einer typischen Konfiguration von 10S3P sieht's natürlich anders aus, da hättest Du eine signifikante Reichweitenreduktion.

Wehe, wenn da mal eine einzige Zelle von den 240 St kaputt geht und man die suchen und ausbauen muss

Suchen ist kein Thema, erkennt man, wie Delta Hotel schreibt, sofort an der durchgebrannten Sicherung. Ersetzen ist bei einem solchen Pack aber schon schmerzhaft ;-)

ist mit dem oben gezeigten System absolut simpel.

 

[Karlsruhe]

Zumal ja mit ver-X-fachung der Zellenzahl auch das Risiko X mal so hoch wird, dass zufällig eine defekte Zelle dabei ist.

genau auf das wollte ich ja raus. Ein BMS repariert keine defekten Zellen

 

[ChristianW]

genau auf das wollte ich ja raus. Ein BMS repariert keine defekten Zellen

Genau. Die werden ja bei dem "P" von nSnP einfach hart parallel geschaltet - das BMS "sieht" die einzelne Zelle damit überhaupt nicht.
Hatte ich auch so verstanden.
Bei meinem 2S2P sind z. B. immer zwei Zellen hart gelascht. Falls eine davon stirbt, zieht sie die andere unweigerlich mit (was immer das dann auch bedeuten kann). Also insofern ist das mit den Sicherungen schon nachvollziehbar.

 

[AlexW]

Sofern man es richtig macht und ein BMS nutzt ist das kein Problem. Das zweite Twike-Video von Aging Wheels ist raus, chronologisch vor dem Verriss. Was Twike einem als LI-Ion-Aufrüstoption verkauft ist schon ein Skandal, vom Preis ganz zu schweigen:

Gruß,

Tim

Das BMS reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass Zellen versterben, indem es "mißbräuchliche" Verwendung (Komplettentladung, Überladung) verhindert, kann diese aber nicht auf null reduzieren.

Danke für den Link zu dem hochinteressanten Video. Ich würde bei so einem fetten Akku, ohne Sicherungen, in der Nähe meines Hauses nicht gut schlafen...

Das BMS schaltet nur den Akku bei Unter und Überspannung ab, verhindert aber nicht das eine defekte Zelle, die parallel verschalten ist, die anderen mit ins Verderben nimmt

Sehe ich nicht so, man kann in Zellen nicht reinschauen und ein BMS kann das genausowenig. Wenn eine Zelle geschädigt ist, dann zieht sie parallelgeschaltenen in Mitleidenschaft

genau so ist es!

 

[TimB]

und ein BMS kann das genausowenig. Wenn eine Zelle geschädigt ist, dann zieht sie parallelgeschaltenen in Mitleidenschaft

Alex schreibt, was ich vermute - das BMS erkennt, wenn eine Spannungsstufe schwächelt.

Ein BMS repariert keine defekten Zellen

Aber es schont sie und verzögert den Defekt.

das BMS "sieht" die einzelne Zelle damit überhaupt nicht.

Die verringerte Spannung der betroffenen Stufe kann erkannt werden und eine Tiefentladung dieser Stufe verhindert werden - was wiederum die Lebensdauer des Gesamtsystem erhöht.

Also insofern ist das mit den Sicherungen schon nachvollziehbar.

Ja, eine Stufe Sicherheit mehr, kann man immer gebrauchen.

Gruß,

Tim

 

[anotherkiwi]

Ein Kollege im Elweb (Forum zum City-El, heute Teil von https://elektroauto-forum.de) hat die Funktion und Zuverlässigkeit dieser Sicherungen getestet und für gut befunden (brennen bei mehr als 10 A durch, bei 20 A binnen 750 Millisekunden).

These fuses only work on batteries with a large number of cells in parallel, not on lightweight pedelec batteries where drawing 10 amps per string can happen in normal use.

 

[Karlsruhe]

Aber es schont sie und verzögert den Defekt.

Ein BMS schont da wenig, denn es überwacht lediglich die Spannung einer einzelnen Zelle, oder wie hier von 20 paraallelgeschaltenen Zellen im Verbund. Im übrigen ist der Innenwiderstand der einzelnen parallelgeschaltenen Zellen bestimmt nicht gleich. Folglich fliessen auch nicht pro Zelle 1/20 des Stromes, was wiederum den Verschleiß von den Zellen mit dem geringeren Innenwiderstand begünstigt. Dass kann auch kein BMS verhindern, da das BMS immer nur auf das parallele pack zugreifen kann.