Wann und wie findet das Balancing statt?

Elektroniker · 18. September 2023

Eine Bitte in die Runde:

Hat jemand "glaubwürdige" Informationen darüber, wann und wie beim ID.x ein Balancing der Module und ein Balancing der Zellen innerhalb eines Moduls stattfindet?

Bei mir sieht momentan bei SoC = 76% laut BMC-Modul (78% laut Cockpit) die Verteilung der Zellenspannungen wie folgt aus.

Es ist also das Modul 7 mit den Zellen 73 - 84, das hier die nutzbare Kapazität etwas einzuschränken scheint.

Derzeit weicht vor allem die Zelle 84 weit nach oben ab. Die Zelle 84 ist übrigens auch bei nierdrigen SoC bisher immer die mit der höchsten Spannung.

Ich hatte aber seit dem Modulwechsel bei der Serviceaktion (ich weiß nicht, welches Modul getauscht wurde) schon midestens 3 mal auf 100% geladen.

Demnächst erstelle ich mal eine solche Zellenspannungsverteilung bei niedrigem SoC zum Vergleich.

AdMan

Hallo,
schau mal hier: (hier klicken). Dort findet man vieles zum VW ID.

tmid · 18. September 2023

M.W. wird das Balancing erst bei mehr als 20 mV Zelldrift angeworfen. Wenn der Zelldrift länger als x (30?) Tage bei mehr als 20 mV liegt, kommt die gelbe Meldung 'HV-System.. Werkstatt...'. Bei Deinem ID scheint das Zellpaar (58 kWh, d.h. 108s2p) 84 aus zwei extra guten Zellen zu bestehen.

CWeih · 18. September 2023

Auch wenn die eine Zelle relativ zu den anderen raussticht, ist die absolute Differenz mit 10mV sehr gering. Wenn die Zelle bei niedrigem SoC auch die höchste ist, ist doch alles in Butter. Problematisch sind Zellen die immer die höchsten (vollgeladen) UND die niedrigsten (entladen) sind. Für mich sieht das jetzt erstmal super aus bei dir. Hast du ein konkretes Problem?

Elektroniker · 18. September 2023

Zitat von tmid

M.W. wird das Balancing erst bei mehr als 20 mV Zelldrift angeworfen. Wenn der Zelldrift länger als x (30?) Tage bei mehr als 20 mV liegt, kommt die gelbe Meldung 'HV-System.. Werkstatt...'. Bei Deinem ID scheint das Zellpaar (58 kWh, d.h. 108s2p) 84 aus zwei extra guten Zellen zu bestehen.

Danke für die Info. Woher stammt die?

Zitat von CWeih

Auch wenn die eine Zelle relativ zu den anderen raussticht, ist die absolute Differenz mit 10mV sehr gering. Wenn die Zelle bei niedrigem SoC auch die höchste ist, ist doch alles in Butter. Problematisch sind Zellen die immer die höchsten (vollgeladen) UND die niedrigsten (entladen) sind. Für mich sieht das jetzt erstmal super aus bei dir. Hast du ein konkretes Problem?

Die Zelle 84 ist sicher keine schlechte. Ehr die Zelle 42 scheint schneller leer zu werden bei niedrigen SoC, da hab ich aber noch keine komplette Verteilung aufgenommen ... kommt noch.

Ein konkretes Problem hab ich nicht. Es interessiert mich halt im Detail.

Tetanus79 · 9. Oktober 2023

Hallo zusammen,

Ich hänge mich hier Mal dran. Bei uns wurde letzte Woche im Rahmen der Servicemaßnahme angeblich Modul 7 getauscht. Da mir die prognostizierte Reichweite geringer als vorher und die immer noch vorhanden Standverluste ziemlich hoch vorkommen (1-2 % über Nacht) habe ich die Zellspannungen mit Carscanner ausgelesen. Ich sehe dass die Zellen 37-48 ca. 100mV unter allen anderen Modulen liegen!? Ich befürchte hier wurde das neue Modul vor dem Einbau nicht sauber an die mittlere Spannung der anderen Module angepasst.

Auch seltsam da das ja eigentlich Modul 4 ist und nicht das angeblich getauschte Modul 7!?

Vor der Servicemaßnahme waren es auch immer Zellen in Modul 4 welche die höchste und niedrigste Spannung hatten.

Weiß jemand verbindlich ob das BMS

ein ganzes Modul selbständig an die anderen angleichen kann?

Nach dem was ich weiß gibt es nur ein passives Balancing bei dem über Widerstände die zu hohen Zellspannungen auf die niedrigste Zellspannung reduziert wird.

Wäre das wirklich die einzige Möglichkeit zu Balancen müssten alle anderen 96 Zellen um 100mV nach unten balanced werden. Das kann ich mir nicht vorstellen...

Stromtrooper · 10. Oktober 2023

Zitat von Tetanus79

Hallo zusammen,

Ich hänge mich hier Mal dran. Bei uns wurde letzte Woche im Rahmen der Servicemaßnahme angeblich Modul 7 getauscht. Da mir die prognostizierte Reichweite geringer als vorher und die immer noch vorhanden Standverluste ziemlich hoch vorkommen (1-2 % über Nacht) habe ich die Zellspannungen mit Carscanner ausgelesen. Ich sehe dass die Zellen 37-48 ca. 100mV unter allen anderen Modulen liegen!? Ich befürchte hier wurde das neue Modul vor dem Einbau nicht sauber an die mittlere Spannung der anderen Module angepasst.
Auch seltsam da das ja eigentlich Modul 4 ist und nicht das angeblich getauschte Modul 7!?
Vor der Servicemaßnahme waren es auch immer Zellen in Modul 4 welche die höchste und niedrigste Spannung hatten.
Weiß jemand verbindlich ob das BMS
ein ganzes Modul selbständig an die anderen angleichen kann?
Nach dem was ich weiß gibt es nur ein passives Balancing bei dem über Widerstände die zu hohen Zellspannungen auf die niedrigste Zellspannung reduziert wird.
Wäre das wirklich die einzige Möglichkeit zu Balancen müssten alle anderen 96 Zellen um 100mV nach unten balanced werden. Das kann ich mir nicht vorstellen...

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Definiere mal bitte für mich was du unter BMS verstehst dann kann man erklären.

Und die das Modul wird nicht auf die mittelere sondern auf die maximale Spannung aller Zellen Balanciert damit man keine Reichweitenprobleme bekommt.

Elektroniker · 11. Oktober 2023

schon mal auf 100% geladen und bei 100% ein paar Stunden am Lader gelassen?

Das hilft vielleicht zum Angleichen der Spannugen.

Tetanus79 · 12. Oktober 2023

Hi Stormtrooper,

Also unter BMS verstehe ich das Battery Management System. Also das Batteriesteuergerät.

Zitat von Stromtrooper

Definiere mal bitte für mich was du unter BMS verstehst dann kann man erklären.
Und die das Modul wird nicht auf die mittelere sondern auf die maximale Spannung aller Zellen Balanciert damit man keine Reichweitenprobleme bekommt.

Hi Stormtrooper,

Also unter BMS verstehe ich das Battery Management System. Also das Batteriesteuergerät. Okay, woher hast du die Info mit dem Balancen auf den Maxwert?

Zitat von Elektroniker

schon mal auf 100% geladen und bei 100% ein paar Stunden am Lader gelassen?
Das hilft vielleicht zum Angleichen der Spannungen.

Habe ich noch nicht probiert. Ich kenne halt nur die Betriebsanleitung von VW in der empfohlen wird das Auto nie lange bei 100% stehen zu lassen. Sollte das jedoch eine Werkstattanweisung von VW sein würde ich es Mal probieren.

Momentan kommen mir doch grosse Zweifel ob das Fahrzeug oder der Nutzer überhaupt etwas mache können wenn die Werkstatt gegen die Arbeitsanweisungen eine Modul mir komplett anderer Spannungslage einbaut.

Unter folgendem Link ist das zu verwendende Werkstatt Tool VAS6910 erklärt. Hier steht ganz klar dass bei unzureichendem Modulbalancen die schwächsten Zellen zerstört werden und sogar Brandgefahr besteht.

https://www.avlditest.com/de/vas-battery-balancer.html

WaermepumpenID3 · 12. Oktober 2023

Infos zum Balancen:

Elektroautomobil – Das Magazin für Elektromobilität | Battery balancing

Die Anzeige „100 % geladen“ heißt nicht unbedingt, dass der Akku tatsächlich voll ist. Eine spezielle Regelung, das Battery Balancing, sorgt dafür, dass alle…

www.elektroautomobil.com

Elektroniker · 13. Oktober 2023

Zitat von Tetanus79

...
Unter folgendem Link ist das zu verwendende Werkstatt Tool VAS6910 erklärt. Hier steht ganz klar dass bei unzureichendem Modulbalancen die schwächsten Zellen zerstört werden und sogar Brandgefahr besteht.
https://www.avlditest.com/de/vas-battery-balancer.html

Das ist ziemlich dummes Marketing-Gewäsch.

Im Auto wird ja die Spannungslage jeder Zelle überwacht, so dass keine Zelle zerstört wird ... weder durch Überladen noch durch Tiefentladen. Das ist sicher bei allen Autos so ... geht gar nicht anders, wäre sonst unverkäuflich weil ständig Batterieschäden auftreten würden.

Einzig die nutzbare Kapazität wird eingeschränkt, wenn keine Balancing gemacht wird.

Du musst also keine Angst haben, dass was kaputt geht oder ein Brand entsteht.

Sicher ist, dass das BMS im ID.3 auch Balancing macht. Es ist leider nur völlig unklar wann und wie das stattfindet. Daher kann man nur vermuten, was in Deinem Fall helfen würde.

Ich würde hal mal vor der nächsten etwas längeren Fahrt die batterie auf 100% laden und dann die Wallbox noch zwei/drei Stunden dranhängen lassen.

So eine Zeitspanne tut dem Akku nicht weh, insbesondere wenn das Auto nicht in der Hitze steht, sondern wenn es kühler ist.

Hier wurde schon gesagt, dass das Balancing angeblich stattfindet, wenn das Auto einen bestimmten (hohen?) Ladestand hat und in Busuhe ist, also frühestens nach 15 min nach dem Abschließen bzw. Laden? Nix genaues weiß man leider nicht.

wePsi · 15. Oktober 2023

Äußerst interessanter Thread hier.

Zitat von Elektroniker

Sicher ist, dass das BMS im ID.3 auch Balancing macht. Es ist leider nur völlig unklar wann und wie das stattfindet. Daher kann man nur vermuten, was in Deinem Fall helfen würde.
Ich würde hal mal vor der nächsten etwas längeren Fahrt die batterie auf 100% laden und dann die Wallbox noch zwei/drei Stunden dranhängen lassen.
So eine Zeitspanne tut dem Akku nicht weh, insbesondere wenn das Auto nicht in der Hitze steht, sondern wenn es kühler ist.
Hier wurde schon gesagt, dass das Balancing angeblich stattfindet, wenn das Auto einen bestimmten (hohen?) Ladestand hat und in Busuhe ist, also frühestens nach 15 min nach dem Abschließen bzw. Laden? Nix genaues weiß man leider nicht.

Wenn ich hierzu mal meinen Senf dazu geben dürfte: Wie hier auch schon geschrieben wurde, balancen die Automobilisten Ihre NMC-Zellen alle ausschließlich passiv. Da heißt man weiß ganz genau, wann das stattfindet, nämlich am Ende eines Volladevorgangs im Rahmen von Minuten bis zu etwas mehr als ein oder zwei Stunden, ganz genau wie du es beschrieben hast. Wichtig ist dabei aber, dass das Ladegerät weiter Spannung auf die Zellen gibt, d.h. der Ladevorgang noch nicht abgeschlossen ist und Wallbox und Auto ihre Kommunikation noch nicht eingestellt haben. Keine Busruhe also, nur billige Physik. Weiter Spannung auf die Zellen, bis die letzten nachgezogen haben.

Balancing erst, wenn das Fahrzeug in Busruhe ist, würde ein gewisses Maß an "aktiv" beim Balancing vorraussetzen. Woher hast du diese Information? Bin nur neugierig und würde gerne mehr darüber lesen. Kenne mich von Berufs wegen ein wenig mit Batterieelektrischen Sondernutzfahrzeugen aus und würde jetzt natürlich die Batterie meines ersten Elektroautos genauso bewusst balancen, wie ich es gewohnt bin. Leider geben einem die Automobilisten hierzu ja quasi gar keine Informationen.

Ein kleiner Trost: Bei den Zyklenzahlen, die ein handelsübliches Auto erreicht, würde ich die Priorität des Themas nicht allzu hoch hängen.

mtbsteve · 15. Oktober 2023

Die Batterie im eAuto ist kein Modellbau Akku.

Das BMS balanciert ab einer bestimmten Zellen(Modul) Drift während des gesamten Ladevorgangs. Laden auf 100% bringt da nichts außer den bekannten Nachteilen wenn man das Auto mit 100% Ladung stehen lässt. Nach erreichen der 100% oder der eingestellten Ladeobergrenze schaltet sich die Wallbox ab. Da fließt auch kein Strom mehr und hat daher keinen Einfluss auf das Balancing.

wePsi · 15. Oktober 2023

Hallo,

das stimmt so nicht. Das, was du beschreibst, wäre das sogenannte aktive Balancing.

Die Batterie eine Telehandlers, eines Sideloaders oder eines Traktors könnte so gebalanced werden, aber nicht die eines handelsüblichen Autos. Die Zyklenzahlen, die ein Auto erreicht, sind viel zu gering. Die meisten Autos erreichen keine 1000 Volladezyklen, aktives Balancing spielt seine Vorteile aus, wenn wir von Lithium Eisenphosphat Batterien mit 5000 Ladezyklen und mehr sprechen.

Die Wallbox schaltet sich ab, wenn das Auto die Control Pilot Linie abschaltet. Wann das passiert, entscheidet das BMS.

bobl66 · 15. Oktober 2023

ein Balancing außerhalb eines Ladevorgangs kann ich mir nicht vorstellen. Dazu wäre sehr aufwendige Leistungselektronik in BMS notwendig.. es kann ja theoretisch jede Zelle ein Balancing notwendig haben und das BmS müsste in der Lage sein, auss den verbleibenden Zellen die notwendige Ladespannung zu generieren und genau die eine Zelle nachzuladen. Glaube ich nicht

Elektroniker · 15. Oktober 2023

Zitat von wePsi

Wenn ich hierzu mal meinen Senf dazu geben dürfte: Wie hier auch schon geschrieben wurde, balancen die Automobilisten Ihre NMC-Zellen alle ausschließlich passiv.

Ja, das ist wohl zutreffend.

Zitat von wePsi

Da heißt man weiß ganz genau, wann das stattfindet, nämlich am Ende eines Volladevorgangs im Rahmen von Minuten bis zu etwas mehr als ein oder zwei Stunden, ganz genau wie du es beschrieben hast.

Nein, das wissen wir eben nicht.

Auch passives Balancing kann ohne Ladevorgang oder beim Ladevorgang jederzeit stattfinden. Beim passiven Balancing wird halt die Zelle mit der höchsten Spannung über einen Shunt-Widerstand entladen, bis die gewünschte niedrigere Zellspannung erreicht ist.

Das ist außerhalb eines Ladevorgangs sogar einfacher, weil man dann nicht den Ladestrom abregeln bzw. mit berücksichtigen muss. Es ist ja klar, dass man bei 100% SoC nicht mit 11 kW weiterladen kann und dann die 23 A Ladestrom an der Zelle mit 4,1 V vorbei in den Shunt brät, was dort nämlich fast 100 W Verlustwärme erzeugt. Da müssten man dann schon einen fetten gekühlten Shunt einbauen.

Wenn man aber "bei Busruhe" ein passives Balancing macht, dann kann man z.B. in aller Ruhe mit 100 mA die Zelle langsam entladen und hat so nur etwa 0,4 W Verlustleistung am Shunt. Das kann man dann stundenlang laufen lassen, quasi ganz ohne Kühlung.

Zitat von wePsi

Wichtig ist dabei aber, dass das Ladegerät weiter Spannung auf die Zellen gibt, d.h. der Ladevorgang noch nicht abgeschlossen ist und Wallbox und Auto ihre Kommunikation noch nicht eingestellt haben. Keine Busruhe also, nur billige Physik. Weiter Spannung auf die Zellen, bis die letzten nachgezogen haben.

Das kann so sein, muss aber nicht. Passives Balancing erfordert keinen Ladevorgang (siehe oben).

WIr haben bisher leider keine zuverlässige Info darüber, wie es beim ID gemacht wird.

Zitat von wePsi

Balancing erst, wenn das Fahrzeug in Busruhe ist, würde ein gewisses Maß an "aktiv" beim Balancing vorraussetzen. Woher hast du diese Information?

Dass das passive Balancing beim ID bei Busruhe und einem bestimmten Ladestand von angeblich mindestens (?) 30% und bei mehr als 20 mV Zellspannsungsdifferenz stattfindet hat hier jemand geschrieben, allerdings ohne Quellenangabe:

Beitrag

RE: TPI 2067623 - Service Aktion- Batterie Maßnahme 93P7

Aufladen auf 100% ist nicht notwendig. Die Werkstatt hat vermutlich mit dem Modulbalancer einen Initialabgleich durchgeführt so dass die Module innerhalb einer gewissen Toleranz aneinander angeglichen wurden. Darüber hinaus gleichen sich die Zellspannungen bzw. Ladestände über den Verlauf mehrere Tage bis Wochen, je nach Ausgangssituation und Fahrintensität aneinander an.
Das Balancing erfolgt stets im Stillstand während Busruhe und erst ab einem Ladestand.
Am Anfang kann die Gesamtkapazität…

Biker

12. August 2023

Das wäre technisch durchaus angemessen und vernünftig, aber es ist keine gesicherte Information, nur Hörensagen, bzw. Vermutungen.

Ich glaube Du hast auch eine andere Vorstellung von "aktivem Balancing" als meines Wissens richtig ist.

Der Unterschied liegt doch wohl darin:

Passiv:

Wie oben schon geschrieben, wird in einem Shunt-Widerstand neben einer Zelle der überflüssige Ladestrom verbraten bzw. es wird die Zelle auf diese Weise etwas entladen. Sehr einfacher Aufbau, nur ein el. Schalter (Transistor) und ein Widerstand (neben der Überwachungselektronik natürlich, die sowieso da ist).

Aktiv:

Der Zelle wird Strom entnommen (bzw. der Ladestrom wird an der Zelle vorbeigeleitet) durch einen Nebenpfad, in dem beim aktiven Balancing mittels eines DC-DC-Aufwärtswandlers eine hohe Spanung (beim ID bis zu etwa 450 V) erzeugt wird, die dann als kleiner (zusätzlicher oder alleiniger, je nachdem ob ein Ladevorgang läuft oder nicht) Ladestrom in das gesamte Akkupaket gespeist wird. Somit wird die an der Zelle vorbeigeleitete (bzw. dieser entnommene) Energie nicht in einem Widerstand verbraten, sondern in die anderen niedriger geladenen Zellen umgeleitet.

Höherer Schaltungsaufwand, da für jede Batteriezelle ein eigener DC-DC-Aufwärtswandler mit galvanischer Trennung nötig ist.

PS:

in diesem Video ist von 12 "Balancing Shunt Fuses", also Sicherungen, in einem Modul (das 12 Zellen hat) die Rede. DIeses Sicherungen sollen 175 mA haben ... vom Hörensagen:

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Das deutet darauf hin dass es einen Balancing Strom von irgendwo bei 100 mA in einen Shunt-Widerstand neben jeder Zelle gibt.

Spricht auch für die Theorie des Balancing unabhängig vom Laden und evtl. bei Busruhe.

Allerdings ist mir aus dem Video nicht klar, was der Mann da eigentlich genau testet und wo er da den Strom reinschickt bzw, rausholt und woher er seine Infos zu dem "balancing port" hat und wie der genau funktionieren soll ...

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