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elweb Batterie
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15
Erster Beitrag:
vor 2 Wochen, 6 Tagen
Letzter Beitrag:
vor 1 Woche, 2 Tagen
Beteiligte Autoren:
Bernd Schlueter, Berlingo-98, Manfred aus ObB, Chilli, R.M, Dineu, laase

Dendritenbeobachtung

Startbeitrag von Bernd Schlueter am 03.05.2017 10:19

Das Batterieüberwachungssystem ist inzwischen so weit gediehen, dass wir über praktisch beliebige Zeiträume sowohl die Ladesspannung, wie die Entladespannung während der Fahrt verfolgen, aufzeichnen und beliebig zurückspielen können. Das geht auch mit 100 Einzelzellen gleichzeitig.
Nun aber eine Beobachtung, die ich gestern eindeutig registriert habe:
Während des Ladens gibt es bei einigen Batterien eindeutige Spannungseinbrüche während des Ladens, die spontan auftreten und zum Teil nicht wieder rückgängig gemacht werden.
Ich würde sagen, auf Gasblasenansammlungen sind diese nicht zurückzuführen und nicht nur ich hege den Verdacht, dass diese mit Dendritenbildung zusammenhängen, denn diese treten nur bei älteren Batterien ab 1,42 Volt Zellenspannung auf (Saft-Nicad) völlig unabhängig von den anderen gleichzeitig gemessenen Batterien. Daraufhin habe ich geggoogelt und finde an vielen Stellen meine Vermutung untermauert, dass Batterien allgemein an Kurzschlüssen durch Dendriten sterben. Demnach bedeutet der Rückgang auf 80% der Nennkapazität nur, dass die Wahrscheinlichkeit des Ausfalls durch Dendritenbildung so stark angestiegen ist, dass die Hersteller jede Garantie ablehnen bzw., wenn die Garantiezeit noch läuft, diese auswechseln. Sprich mit unter 80%igen Akkus sollte man nicht mehr herumfahren. Insbesondere bei Lithiumbatterien ist dann Feuer-und Explosionsgefahr gegeben. Warum Explosion? Die heißen Stellen spalten die Sauerstoffatome in den Metalloxyden der Elektroden ab, die mit den polaren, organischen Elektrolyten unmittelbar reagieren und die hell gleissenden Flammen hervorrufen mit den regelrechten Explosionen, die daraufhin erfolgen. Einige Aussteller in Hannover haben Flammschutzvorrichtungen ausgestellt mit eindrucksvollen Demonstrationsobjekten.
Kurz nach der Explosion der kobalthaltigen Lithiumzellen konnte ich vor Jahren die Überreste eines Cityels und Vectrix in Opladen bewundern...
Inzwischen ist viel verbessert worden.
Sogenannte Keramikseperatoren hätten keine Vorteile gegenüber solchen aus Kunststoffen, versicherte man mir auf der Messe, weshalb sich Daimler aus Kamenz auch zurückgezogen hätte...(Evonic).
Was mich interessiert, wer aus unserer community hat ebenfalls diese Spannungseinbrüche während des Ladens älterer Nicads beobachtet?
Es geht dabei nicht um thermisch bedingte, denn sie laufen in Bruchteilen einer Minute bis zu mehreren Minuten ab.

Es ist übrigens enorm, wie schnell man gute von geschädigten Akkus mit Hilfe der nachverfolgbaren Aufzeichnung verfolgen kann. Noch fehlen uns gut unterscheidbare Farben. Menschen sind da sehr individuell.

Antworten:

Endlich habe ich das Teil, von dem ich immer geträumt habe, ein Seicheroszilloskop für beliebig viele Kanäle, mit dem ich jede Batterie einzeln überwachen kann, defekte aussortieren und den Zeitpunkt zum Laden und Abbrechen der Fahrt optimal bestimmen kann.
Dazu etliche mathematische Möglichkeiten, für ganz andere Zwecke, Ableitung bilden oder integrieren, an einer Fourier Funktion arbeiten wir bereits. Excel lässt sich einbinden und auch andere, freie software wird bedient, wie die bereits genannte.

Open source, nicht hier im Forum, da fehlt das fachlich interessierte Publikum und man sollte niemanden zu sehr langweilen.
Über Vorschläge für geeignetere Orte im Netz würde ich mich freuen und überlege bereits, eine eigene Webseite aufzumachen.

Gleich erfolgt die dritte, vermutlich fehlerfreie Fahrt, die dann wieder ein vollständig rekonstruierbares Protokoll mit Oszillogramm im jpeg-Format, anschaubar in jedem browser oder Graphikprogramm hinterlässt. Dazu die Textdatei mit sämtlichen Daten in Echtzeit aufgenommen, zurückspielbar.
Sehr viel Ärger hatten uns fehlerhafte Spannungsregler von Reichelt bereitet, die für Lithiumakkus nicht gebraucht werden. Sie arbeiteten als "Gyratoren". Damit hatten wir wirklich nicht gerechnet und temperaturabhängig war die Störschwingung auch noch und trat somit erst nach längerer Fahr- oder Ladezeit auf. Der Spuk ist mit den neuen Reglern vorbei und der Stromverbrauch auf ein Zwanzigstel gesunken.
Es ist ganz enorm, was man mit solch einem funktionierenden Teil noch alles anfangen kann. Ideen kommen einem da ohne Ende...

von Bernd Schlueter - am 04.05.2017 07:36
Hallo Bernd,

Bitte kobaldhaltige Li-Akkus nicht generell mit Li-Akkus gleichsetzen, denn in ersterem steckt im wahrsten Sinne der "Kobold" drinnen. Und auch kobaldhaltig ist nicht gleich kobaldhaltig - auf die Konzentration und den inneren Aufbau der Zellen kommt es an. Also bitte nicht ein Teufelchen an die Wand malen und von genereller Explosionsgefährlichkeit reden, das bringt niemanden etwas!

Keramikseparatoren bringen sehr wohl etwas, vor allem beim Nagel-Test. Aber guck dir mal etwas von der lieben Mutter Natur ab und erklär mir bitte, wie es z.B. Huflattich schafft, eine Asphaltdecke zu durchdringen, wenn man Müh und Not hat, einen Nagel gerade hineinzuschlagen....

Bei deiner Speicher-Oszi-Geschichte lesen sicher viele mit, auch wenn mangels Gerätschaften und eigener Erfahrung sicher nur wenige mitdiskutieren können. Ich würde mich trotzdem freuen, wenn du hier weiter berichtest, da dein beherzte Versuch, die NiCad-Technik am Leben zu erhalten, sich durch viele Beiträge zieht und es schön wäre, hier auch über die Ergebnisse deiner Studien zu lesen :-)
Mich interessiert z.B. wie du die 100 Zellen "gleichzeitig" messen kannst und welche Datenrate anfällt bzw. wieviel Speicher du für 1 Stunde Datenerfassung benötigst.

Ansonsten kann ich dir www.mikrocontroller.net/forum empfehlen, da dort sehr fundiert berichtet wird. In den RC-Foren wärst du sicher auch gut aufgehoben, da es dort schon viele Akku-Tests gibt.

Gutes Gelingen!

von Dineu - am 05.05.2017 07:51
Nein, ich wurde nur Augenzeuge von dem, was von einem Cityel mit kobalthaltigen Zellen, einem daran angelehnten Vectrix und insgesamt fünf Fahrzeugen übrig geblieben war. Das Feuerwerk war offensichtlich nicht mit einem üblichen brennenden Fahrzeug vergleichbar, obwohl ein voll entflammter Benziner auch ein sehr eindrucksvolles Bild liefert.

100 Kurven unterscheiden? 30 Farben sind für normale Sterbliche kein Problem, für viele wird es auch dabei eng und man müsste dann schon auf personenbezogene Farbtabellen zurückgreifen.

Wir haben das Problem so gelöst:
Unter den Messkurven befinden sich die Nummern der Batterien mit den zugeordneten Farben, dazu jeweils ein Kästchen zum Anwählen der Farbe. Mit einem Häkchen angekreuzt, wird die jeweilige Kurve angezeigt, durch abermaliges Ankreuzen verschwindet der Kurvenzug aus dem Wiirwarr. Da die interessierenden Batterien aus den übrigen herausstechen, testet man dann kurz durch Ab-Und Wiederanschalten, welche Batterie sich unter dem entsprechenden Kurvenzug verbirgt. Im Programm haben wir zur Zeit 28 nicht optimal unterscheidbare Farben vorgesehen, jederzeit beliebig erweiterbar. Man kann ja auch gute Batterien ausgrenzen und nur die wichtigsten zur Darstellung ankreuzen. Damit sind auch 1000 Zellen kein Problem.
Die 28 reichen zunächst einmal bis zum Berlingo, mein Saxo hat 20. Ein Tesla auf jeden Fall mehr, und ein I-Mief ebenso.

Die Messkurven kann und sollte man nach der Fahrt oder dem Ladevorgang anschauen, alles wird sowohl automatisch gespeichert, in Echtzeit und mit genauer Uhrzeitangabe, frei digits pro Messung, also 3 4-bit-Bytes pro Kanal und Messpunkt Bei der höchsten Aufzeichnungsgeschwindigkeit sind das bei 20 Batterien, also Kanälen, etwa 100 kBytes pro Stunde, bei der niedrigsten, kByte, also herzlich wenig. Aber auch die kompletten Bilder lassen sich, dann in jpeg abspeichern, das erledigt die software des Computers und hängt vom Bildfornat ab. Das Kurvenbild benötigt wesentlich wesentlich mehr, wie ein normales Bild, abhängig vom Bildschirm, die daisychain-Daten sind hingegen optimal komprimiert und man könnte problemlos die gesamte Entstehnungsgeschichte der Erde vielkanälig darstellen.
Für solche Zwecke ist das Ganze ja auch gedacht, nicht nur für die Batteriebeobachtung der Elektroautofahrer...es ist halt ein vielkanaliges Speicheroszilloskop für praktisch beliebige Eingänge in beliebigen Spannungslagen. So, wie ich es sehen, gab es das bisher noch nicht.

Zur Zeit sammle ich täglich die Fahrtendiagramme, sowohl die Originaldaten, wie auch die Bilder der Kurven.

von Bernd Schlueter - am 09.05.2017 05:15
Hallo Bernd,

Kannst Du mal posten welchen datalogger Du benutzt? 12bit, >=20 Kanäle habe ich bisher aus Deinen Angaben dechiffriert.
Wenn das Ding nicht zu teuer ist würde ich mir das auch besorgen um einen ungefähren SOH meiner LiFeYPo4 Zellen zu bestimmen.

Gruß
Chilli

von Chilli - am 09.05.2017 08:22
Zitat
Chilli

Wenn das Ding nicht zu teuer ist würde .....


Wie teuer steht nicht in dem Beitrag von alten Co-Admin

mal Querlesen

von Manfred aus ObB - am 09.05.2017 08:43

Linkkorretur

Zitat
Manfred aus ObB

Keine Ahnung warum aber irgendwie führt der Link nicht dahin wo gewollt :mad:

Neuer Versuch

[67183441.foren.mysnip.de]

aĺso in der Vorschau ging's, mal sehen wie Lang :rolleyes:


von Manfred aus ObB - am 09.05.2017 09:32
OoO Marke Eigenbau. Und auch in dem Artikel gibt es teils verwirrende Angaben (4 Module a 2 Spannungsmessungen ergeben >= 20 Kanäle?).
An Eigenbau habe ich auch schon gedacht. Eins von den DIY boards mit echtem ADC (nicht die AllWinner µC mit Touchscreen ADCs) und dann einen Haufen Multiplexer + Schutzbeschaltung. Nur bis ich damit fertig bin, ist die Motorradsaison wieder vorbei ;-).
Und einen mobilen 24Kanal Datenlogger, den ich mir auch leisten kann, habe ich noch nicht gefunden. Aber ich werde noch weiterstöber.

Chilli

von Chilli - am 09.05.2017 13:22
Eine weitere Veröffentlichungsmöglichkeit ist bereits fertiggestellt. Aber es fehlen noch die Inhalte. Zunächst geht es jetzt aber zur Waldmühle. ..Derweil teste ich täglich hard- und software. Beides ist jetzt gut verwendbar, nur noch gelegentlich treten einige Fehler auf, die zwar nicht entscheidend für die Verwendbarkeit sind, aber es wäre schön, wenn ich Euch keine beta-Version anbieten müsste.
Wir werden in den nächsten Tagen die Geräte und software auch an der Waldmühle einsetzen, nicht nur zur Kontrolle der Batterien.
Zur Dendritenbeobachtung:
Roland machte mich darauf aufmerksam, dass merkwürdiges Verhalten von Akkus auch durch korrodierte Verbinder ausgelöst werden kann. Ganz ausschließen möchte ich das nicht. Auf jeden Fall tritt an einer einzigen Batterie nur beim Laden mit ca 7 Ampere, also in der Endphase, wenn der Lader nur noch 900 Watt bei ca 150 Volt Gesamtspannung liefert, die Merkwürdigkeit mit aller Regelmäßigkeit auf. Vorher, und während der Fahrt verhält sich diese eine Batterie ganz normal und hat zudem volle Kapazität (noch).
Vorsichtshalber werde ich aber noch einmal die Messeingänge vertauschen.

Wir erwarten, dass bei Lithiumzellen weniger Fehler auftauchen, weil die Spannungsregeler fehlen, die uns dazwischen gefunkt haben.

von Bernd Schlueter - am 09.05.2017 13:37
Zitat
Manfred aus ObB
Zitat
Chilli
Wenn das Ding nicht zu teuer ist würde .....

Wie teuer steht nicht in dem Beitrag von alten Co-Admin
mal Querlesen


Die Frage nach dem "zu teuer" kann ich nicht beantworten, denn die Hersteller sind Michael und Bernd. Ich werde nur Nutzer, wenn es denn mal fertig ist, kaufe ich das auch.

Gruss, Roland

von Berlingo-98 - am 10.05.2017 10:18
Sag mal Bernd,
welche Software benutzt Du denn jetzt zur Darstellung Deiner 20+x Kanäle?
Hier schrieb ich Dir ja, daß ich bei bis zu 10 Kanälen mit Erfolg StampPlot einsetze. 20 Kanäle wären aber natürlich besser und passen auch genau zur Hardware meines neuen 20s BMS.
Update während des Schreibens:
Kannst Du die verwendete SW auch nochmal hier posten? Die "s_plot.exe" vom 3.5.2017 (microcontroller.net) läuft nicht auft meinem Win10 x64 Rechner. Kreiselt kurz blau, weiter passiert nichts. Irgendwelche anderen Programme vorausgesetzt?
Viele Grüße, Lars

von laase - am 10.05.2017 23:07
Noch haben wir keine Serienproduktion gestartet, aber, wie ich es sehe, kann wirklich die Mehrzahl der Elektroautofahrer das System gebrauchen. Der wesentliche Teil ist in den völlig unabhängigen Spannungsmessern zu sehen, die die digitale Information, Spannungswerte zwischen 0 und 999 Einheiten, auf den Zweidrahtbus geben, durch jeweils zwei Optokoppler sind die Prozessoren von diesem getrennt und auch untereinander. Jeder Prozessor misst die Spannungen von nur nur zwei Batterien, da sonst die Spannungsdifferenzen zu groß würden. Aus Kostengründen, und auch wegen der Platzfrage, haben wir vier Mikroprozessoren auf einer 5 mal 5 cm -Platine verbaut, damit hat jede Platine 8+1 Eingänge, wobei jeweils jeder zweite den jeweiligen Prozessor versorgt. Wir werden jetzt noch eine "master-Platine an den Bus anhängen, die vom Zündschloss versorgt wird, sodass der Stromverbrauch der Prozessoren auf je nicht viel mehr als 1 mA sinkt, wenn der Zündschlüssel abgestellt ist. Das ist weit, weit unter der Selbstentladung. Es sind wirklich beliebig viele Platinen mit je 8 oder weniger Eingängen am Zeidrahtbus anschließbar. Wir haben es noch nicht mit hundert Platinen, also 800 Eingängen versucht.
Da wir keine sehr schnellen Messungen benötigen, sollte das möglich sein.

Soll es schneller gehen, wird es etwas teurer, denn dann benötigen wir für jede Uart, also für jeden Prozessor, einen Schwingquarz. 128 kbaud statt jetzt 9600baud sollten dann möglich sein. Jeder Quarz kostet etwa so viel wie ein Prozessor, wir wollen aber, sofern es ausreichend ist, einen möglichst niedrigen Preis erreichen, der mit China-Produkten mithalten kann.

Software? Da könnte es theoretisch viele geben, aber wir haben keine gefunden, die problemlos funktionierte und mussten deshalb selbst programmieren, was dann auch, wider Erwarten, gut funktionierte. nach einer Woche Waldmühlenumbau ist jetzt wieder Zeit, weiter zu testen. Platinen lassen sich beliebig nachbestellen, je nach Nachfrage. Bestücken ist zwar nicht zeitaufwendig, aber in der Summe kommen auch da Arbeitstage zusammen, so, dass es sinnvoll ist, dass jeder seine Lötkünste aufbringt, sofern vorhanden. Also, Bausatzlösung, wenn eben möglich. Am aufwendigsten ist bei meinem Saxo der Abbau der Batteriekästen, der Anschluss ist einfach, die Unterbringung einer normalen 230 Volt - Verteilerdose ist erlaubt. Ab 48 Volt strenggenommen nur für Elektriker mit Aufsicht eines Elektrikermeisters.
Wer ein Cityel fährt, hat überhaupt keine Probleme, jeder darf an 48 Volt basteln und , um an die Batterien zu kommen, muss man nicht auf eine meist teure Hebebühne.

Bei der software erwarten wir noch Erweiterungsvorschläge aus anderen Foren.
Wer weitere europäische Sprachen spricht, darf gerne mithelfen, sich umzuschauen.
Unsere hardware dürfte mit allen gängigen Softwarelösungen laufen, so mit der, die auch Roman bei seinen bluetooth-Messgeräten benutzt. Natürlich können wir den Zweidrahtbus auch über einen bluetooth- stick übertragen, die für unter 10 Euro erhältlich sind. Nur, eine Vielkanalsoftware hatten wir nicht gefunden. Die software von Ulrich aus Mönchengladbach bringt es gerade mal auf nur zwei funktionierende Kanäle. allerdings hatten wir, mit Tricks, auch schon fünf Kanäle gleichzeitig ans Laufen bekommen.
Interessant wäre, wie viele von uns an dem System interessiert sind, ehe wir Bestellungen tätigen. Nicht nur, dass Lieferungen aus China gelegentlich 6 Wochen benötigen, es gibt leider auch die Lieferung von Ausschuss. In Deutschland erreichen wir die günstigen Preise erst bei Lieferungen ab 100 Stück, dann aber auch mit Garantie, zuverlässigerer Qualität und gleichem Preis.

Im Moment warten wir immer noch auf die Spannungsregler aus China, aber alle Fahrer mit Lithiumzellen könnten wir bereits versorgen, weil dabei die Regler entfallen.
natürlich gibt es da auch die weniger übersichtliche Lösung mit den Junsis, ähnlich preiswert und ohne Darstellung auf dem laptop.

von Bernd Schlueter - am 13.05.2017 14:44
Zitat
Bernd Schlueter
Noch haben wir keine Serienproduktion gestartet.......


... habs gemerkt. Leider. Warte in meiner Eigenschaft als Versuchskaninchen noch immer auf ein paar Muster.

Vorteil oder Nachteil: die Messwertplatinchen liefern ihre Signale an einen Rechner. Man muss also immer einen Windof-rechner im Auto mitführen. Das wird dazu führen, dass das System nur gelegentlich bei Verdacht auf Akku-Ärger zum Einsatz kommt. Denn ich halte so einen kleinen Rechner auf dem Beifahrersitz schon aus und kann das System auch bedienen. Meine Frau - die viel öfter mit dem Berlingo fährt - eher nicht. Die will nur fahren.

Aber für einen anderen Zweck wären ein paar Platinchen super: Akkus im Labor laden und Entladen. Die Daten messen und mitschreiben. Gut für mich und super für die Kollegen, die Akkus von mir haben wollen und für solche geloggte Daten, die ich dann auch ausdrucken kann, sicher sehr dankbar sein dürften. Bisher geht das nur per handgeschriebenen Protokollen. Mit Log und Sekundenwerten sehe ich dann vielleicht auch mal die hier beschriebene Dendritenbildung beim Laden. Wäre mal was.

Gruss, Roland
Zur Zeit am Laden/Entladen von SAFT Blöcken. Einzeln, Ladegerät 40A, Entladen mit 6 Lampen parallel mit Strömen um 15A und Ah Zählung mit einem magnetronic DCC2000.

von Berlingo-98 - am 13.05.2017 16:36
Die vielen Mikroprozessoren liefern die Messwerte hintereinander im standardisierten ASCI-Code in Acht-Bit-Paketen mit Stop- und Endbit. Das ist international genormt und für alle Computersprachen gleich.
Um nur die Messwerte in Zahlen auszulesen (bis 999mV) benötigt man nur ein beliebiges Terminal, das in jeder Sprache in mannigfaltigen Formen existiert. Also, auch in Basic,Arduino, C,, und ching-ping-Android.
Das sind dann aber nur die Spannungswerte, und das kann ein Junsi auch hervorragend.
Uns ging es um die bunt unterscheidbare Darstellung in Kurven mit reproduzierbarer Zeitbasis.
Das kann unsere Software und die von Ulrich A. Maassen nur für zwei bis maximal 5 Kanäle.
Leider ist Delphi nicht mehr so verbreitet wie es einst war und es muss Schritt für Schritt in andere Sprachen übersetzt werden.Vordringlich also für das handy, das ja gleichzeitig auch navigiert, telefoniert, die Ladestationen verwaltet und Euch sagt, ob Ihr richtig gewählt habt.

Das ist also nur eine Frage der Zeit. Roman hat bereits eine Android-Software, die möglicherweise das leistet, was verlangt wird. Sprich, Spannungs-Zeit-Diagramme malen.Vielleicht aber nur für einen Kanal und nicht bunt?
Was mich gar nicht wundern würde, dass die Anzeige des Junsi im gleichen Code arbeitet und wir nur die Daten in unser Programm umleiten müssen? Wir haben kein Junsi und es wäre schön, wenn das mal jemand , der eines besitzt, überprüfen könnte.
Da wir die Programme für hard- und software selber geschrieben haben, ist es für uns leicht, das Protokoll entsprechend anzupassen, falls es ein abweichendes Format ist.
Normalerweise arbeitet auch solch ein kleines display als terminal.

von Bernd Schlueter - am 14.05.2017 00:01
Hallo Bernd

2 Kanäle und bunt.

Mehr Kanäle geht bis jetzt nur mit Windows.

Bei den Tablets muss man aufpassen, viele können nur WLAN oder den Blauzahn, aber nicht beides gleichzeitig.

Gruß

Roman

von R.M - am 14.05.2017 08:13
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