Kurz-Zyklen bei LiFePO4 Akkus

  • Bei ganz schwachen Lade-Entladezyklen geht ja die normale Zyklenlebensdauer herauf, aber auch nicht unendlich. Bei nur 10% Entladung soll es z.B. 15000 Zyklen sein. Zu noch flacheren Zyklen wie 1% habe ich keine Informationen gefunden. Bleiakkus moegen so einen Betrieb, LiFePO vielleicht weniger. Der Hintergrund der Frage ist, dass ich einen LiFePO4 Akku portabel benutzen moechte und dabei betraegt der verfuegbare Ladestrom ein Viertel oder weniger des Spitzenstroms beim Senden. Der Akku waere von der Kapazitat fuer zwei Stunden "Dauerstrich" ausgelegt. Thoeretisch haette man also bei jedem Dit und Dah oder mit fettem Elko bei jedem Buchstaben einen "Mini-Zyklus". Betriebsart ist CW, also haerter als SSB.


    Beeintraechtigt das die Lebensdauer erheblich oder sehe ich das einfach nur zu verkniffen?


    73, Joerg

  • Hallo Jörg,

    ein interessanter Ansatz der Gedanken. Aber du brauchts dir deswegen keine Sorgen machen. Egal welcher Akku, zwischen Entladen und Laden braucht der Akku einen Moment, bis der chemische Prozess dahinter umschaltet. Dazu wird deine Gebegeschwindigkeit einfach zu schnell sein, als dass sich das als Ladezyklus darstellt.


    Ich könnte mir vorstellen, dass man hier eine geglättete Funktion annehmen darf. Vielleicht findet man ja auch mal irgendwo eine Definition, ab wann ein Ladezyklus beginnt.


    Gruß Stefan

  • Moin Stefan,


    Zeitverzoegerung, das koennte natuerlich ein Effekt sein. Wobei der Strom ja irgendwo herkommen muss. Dann haette man noch immer die Durchgaenge. Bei einem Ragchew QSO also 20-30 Phasen von jeweils einigen Minuten, wo der Akku netto von Ladung auf Entladung uebergeht und wieder zurueck.


    73, Joerg

  • Hallo Joerg,


    hier eine Erfahrung aus einer ähnlichen Anordnung. Vor längerer Zeit war ich zu VHF- / UHF-Contesten ein paar mal mit 100 ... 150 W portabel auf dem Berg QRV. Primäre Energiequelle war ein kleines, billiges Benzinaggregat. Meist war ich in SSB und gelegentlich in CW aktiv. Von den 230 V AC wurde die Technik über ein Schaltnetzteil mit 13,8 V DC versorgt. Erste Tests waren ernüchternd. Bei der ersten Silbe in SSB brach die Spannung des Generators so weit ein, dass der TRX einen Kaltstart machte. Die Drehzahlreglung des Aggregats war viel zu träge. Abhilfe brachte die Parallelschaltung eines 40 Ah Bleiakkus (natürlich nach dem Netzteil ;)), der dabei so betrieben wurde, wie Du das vorhast. Auch nach mehreren Contesten mit ca. 20 ... 22 h Betrieb habe ich beim Akku keine nennenswerte Alterung bemerkt. Leider ist die Erfahrung von der Chemie her nicht auf LiFePo übertragbar.


    Betrachtet man aber heutige LiFePo-Batterien in Motorrädern, so vermute ich auch eine recht dynamische Wechselbelastung mit kurzen Lade- und Entladephasen, nicht ganz so dynamisch wie bei Deinem CW. Bei diversen Anbietern (z. B. Eremit) werden LiFePo-Akkus mit integrierter Elektronik als 1-zu-1-Ersatz für Bleiakkus in Motorrädern offeriert.


    Vielleicht schreibst Du an eremit.de. Daniel Beck hat sich wohl sehr intensiv mit Li-Akkus beschäftigt. Mir hat er bei einem anderen Problem auf dem Gebiet sehr schnell und kompetent weitergeholfen. Vermutlich kann er Dir auch etwas zu Deinem Fall sagen.


    Ein letzter Gedanke. Ich würde bei Deiner Anordnung die Ladespannung in den Bereich der mittleren Ladung des Akkus legen. Soweit ich das kenne, sind die oberen und die unteren 10 (?) % besonders kritisch in der Alterung.


    73, Ludwig

  • Alternativ noch einen dicken Elko parallel zum Akku, der kann die Ladung noch schneller abgeben als ein Akku.


    Meine Meinung: Mach dir keine Gedanken darüber und betreibe den Akku einfach so, wie du denkst und berichte Herbst 2022 über deine Erfahrung... :D


    Gruß Stefan

  • Danke, Ludwig und Stefan. ich werde dann einfach mal loslegen und naechstes Jahr berichten. Ludwig, ueber die Spannung kann man LiFePO4 kaum im mittleren Bereich halten, man kann sie nur kurz vor 100% abfangen. Sie haben ein wesentlich flacheres und sehr breiteres Plateau als Bleiakkus und gewoehnliche Li-Ion Akkus.


    73, Joerg

  • Hallo Joerg,


    meines Wissens ist die Entladekurve schon sehr flach. Bei meinen LiFePos (je 12,8 V Nennspannung) ist der "mittlere" Teil der Ladekurve nicht so flach. Zwischen ca. 20 % und ca. 80 % Ladung beträgt der Spannungsunterschied etwa 0,5 V. Da kann man bestimmt eine Spannung etwa in der Mitte treffen.


    73, Ludwig

  • Ludwig, das wuerde eine recht intelligente selbstgestrickte Ladeelektronik erfordern, damit die nicht versehentlich waehrend eines Mammutduchgangs abschaltet. Wenn jemand mit 10wpm seine halbe Lebensgeschichte erzaehlt oder so :)


    73, Joerg

  • Vielleicht würde es so gehen:

    Dein Ladestrom ist, wie Du schreibst, begrenzt. Das können die Akkus gut vertragen. Deine Ladespannung stellst Du an der Ladeelektronik auf, sagen wir, 13,5 V ein. Der Akku lädt dann höchstens auf vielleicht 50 %. Wird die Spannung erreicht, fällt der Ladestrom immer weiter.

    Belastest Du mehr als das Ladegerät hergibt, dann liefert das Ladegerät einen gewissen Anteil und den Rest der Akku. Dabei wird dessen Spannung vorübergehend sinken. Für den Fall, dass das Ladegerät mal unbemerkt nichts mehr liefert, muss bei den Akkus ein BMS vorhanden sein um eine Tiefentladung zu vermeiden.


    Hat das Ladegerät eigentlich eine IU-Kennlinie?


    73, Ludwig

  • Ludwig, das Ladegeraet habe ich noch nicht, aber es wird im Prinzip auf eine simple Spannungsquelle herauslaufen. Langfristig haengt ein Solar Panel an dessen Eingang.


    Du schriebst ja, dass man diese Akkus oft in Motorraedern findet. Da ist der Regler ja wie im Auto, feste Spanung um die 14V. Wobei sie bei uns immer mit Licht fahren muessen, also Grundlast.


    73, Joerg

  • Joerg, ich sehe das so:


    zum Laden von LiFePo brauchst Du eine kombinierte Strom- und Spannungsbegrenzung. Unterhalb der maximalen Ladespannung brauchst Du eine Strombegrenzung. Beim Erreichen der maximalen Ladespannung muss die Spannungsbegrenzung greifen. Bei meinen LiFePo mit 12,8 V Nennspannung sind das 14,4 V maximale Ladespannung. Während diese Spannung gehalten wird, sinkt der Ladestrom mit der Zeit. Mein kommerzielles Ladegerät schaltet dann bei einem relativ geringen Ladestrom ab --> Akku ist voll. (Sri wenn ich eine offene Tür eingerannt habe.)


    Die Begrenzungen der maximalen Ladespannung soll man auch nicht einem BMS überlassen las ich. Das BMS wäre in dieser Hinsicht die Rückfallebene bei Fehlern in der Ladeelektronik. Von einer Begrenzung des Ladestroms durch das BMS ist mir auch nichts bekannt. (Beim Motorrad realisieren LiMa und der Regler halbwegs eine IU-Kennlinie.)


    Verwendest Du zum Laden ein Solarpanel, dann kannst Du durch dessen Wahl den maximalen Ladestrom auf den zulässigen Wert begrenzen. Nimmst Du ein Netzteil, dann muss dieses den Strom begrenzen. Um die Spannungsbegrenzung kommst Du nicht herum. Wenn Du das dem BMS überlässt, können meines Wissens zwei unangenehme Dinge passieren.

    - Das BMS reagiert erst etwas oberhalb der maximalen Ladespannung laut Datenblatt. Das ist negativ für die Akkulebensdauer.

    - Das BMS schaltet in dem Fall einfach aus und erst nach Trennen von der Quelle wieder ein. Das wäre schlecht für Deine Anwendung.


    Es gibt dann noch einen Grund, bei Deiner Anwendung die maximale Ladespannung merklich unter dem Sollwert einzustellen. Ich hatte Fälle, wo kurz nach Erreichen der Sollspannung (14,4 V) und bei noch recht hohem Ladestrom das BMS ausgeschaltet hat. Nach Auskunft von eremit passiert das dann, wenn zumindest eine Zelle zu früh ihre maximale Ladespannung erreicht und der passive balancer des BMS das nicht mehr ausgleichen kann. Das BMS schaltet dann zum Schutz der betroffenen Zelle(n) das Akkupack ab (siehe oben). (Im Laufe weiterer Ladungen würden sich die Zellen angleichen.) Ich hoffe, dass diese Situation bei einer geringeren maximalen Ladespannung deutlich weniger wahrscheinlich ist.


    Ich habe mal die Kurven meines 6,6 Ah Akkus angeschaut. Bei Zimmertemperatur und 3,8 A Ladestrom lag U zwischen 13,50 V (@ 20 % Ladung) und 13,80 V (@ 80 % Ladung). Bei meinem 4 Ah Akku lagen die jeweiligen Spannungen nur um wenige 10 mV höher. Ich würde bei diesen Akkus eine maximale Ladespannung von 13,70 V wählen.


    73, Ludwig

  • Ludwig, das waere schon gegeben. Eine Strombegrenzung habe ich immer und wenn die eingestellte Sollspannung erreicht wird, das beginnt der Strom abzusacken. Eine Endabschaltung unterhalb eines bestimten Stroms gibt es zwar nicht, aber ich lade nicht bis "Oberkante Unterlippe", was die Endspannung angeht. Auch bei meinen (normalen) Li-Ion Lichtakkus der Fahrraeder gehe ich nicht ueber 4.05V pro Zelle. Wenn ein Akku laenger herumsteht, dann 3.95V. So halten sie schon Jahre, nur gibt es dabei eben keine Mini-Zyklen.


    Ich habe einige chinesische "Loesungen" gesehen, wo sie eiskalt das BMS als Laderegler benutzten. Hauptsache die Garantie wird ueberstanden und wenn die Huette abfackelt, ist es ja weit genug weg :)


    73, Joerg

  • Joerg,

    da bleibt wohl nur noch der Feldversuch am lebenden Objekt. Wenn es kleinere Akkus (nicht so teuer) sind fällt es leichter, ansonsten...


    Ich habe einige chinesische "Loesungen" gesehen, wo sie eiskalt das BMS als Laderegler benutzten.

    Das ist dann Unterkante Oberlippe. ;( :thumbdown:


    73, Ludwig