Habe einen Akku-Pack mit 175 gehalterten NiMH Mignon Zellen (was einen Blei-AGM-Akku ersetzt). Funktioniert im Prinzip recht gut. Entnimmt man aber Größenordnung die halbe bis volle Energie ohne Pause binnen etwa 1 Stunde steigt die Temperatur im Kern des Packs auf ~40°C an. Bis 43°C wurden gemessen (25°C Umgebung). Die Zellen am Rand erreichen dabei nur ca. 10K weniger. Da die Kerntemperatur dann mit einer Halbwertszeit von vielleicht 2h absinkt, ist also die Wärmeableitung recht schlecht. Die Aufladung ist unkritisch langsam gestaltet (normal C/20..C/5) Laut z.B.
formatting link
Tab. 7.2.1 wäre das noch am Rande des recommended Bereich (vermutlich ist Temp. eher bei Aufladen/Overcharge schädlich), wirkt sich aber vermutlich schon etwas negativ auf die Cycle Life Spanne aus. O.g. PDF Fig. 7.1.1. sinnvoll? - hab kein Diagramm gefunden, das "gemessener" aussieht oder nach Ladung/Entladung unterscheidet; was kann man dazu sagen?
Welche einfachen Maßnahmen (die nicht den Pack spürbar vergrössern) bringen am meisten um wirkungsvoll mehr Wärme herausleiten? Die Luftführung noch verbessern durch Bohrungen/ Kamin-Effekt? (Die Zellen stehen aufrecht 2-stöckig) Oder durch Alu / Kupfer.. ?
( Die Leitungswiederstände zwischen den Zellen sind bereits weitgehend optimiert
Bei 43°C brauchst Du Dir noch keine allzu grossen Sorgen machen. Frag mal in de.rec.modelle.misc, wie heiss Akkus werden können ;-). 50°C sind auch noch ok. Ich würde die Zellen voneinander durch kleine Abstandsstücke isolieren, so dass die Luft besser hindurchzirkulieren kann.
Das würde ich zuerst probieren. Wenn man hinreichend große Löcher hat und der "Schornstein" schön hoch ist, sollten 10° Temperaturunterschied zumindest für eine leichte Konvektion sorgen.
Das ist Plan B. Kupfer muss es nicht sein. Allerdings dürfte es nicht eben trivial werden, die Zellen thermisch gut an das Kühlblech zu koppeln. Die Wärmeleitung hängt dann ziemlich an wenigen Berührungspunkten, die Konvektion ist praktisch unterbunden, und die Wärmeleitfähigkeit von Luft bekanntermaßen schlecht. Man wird also ein Medium dazwischen benötigen (isolierende Paste/Flüssigkeit).
Werden sie. Bei 2A Entladestrom pro Zelle sind es eben 100mW pro Zelle.
Im Zuge der Alterung sollte man auch noch eine Reserve einkalkulieren.
30-40 mOhm sollten die thermische Auslegung nicht aus dem Ruder bringen.
Echt? Serie oder parallel? Wie werden die denn geladen? Ich kann mir nicht vorstellen, daß das gut funktioniert.
Ich halte die Temperatur für unkritisch.
C/5 ist schon grenzwertig bis unzulässig ohne Einzelzellenüberwachung.
Vermutlich nichts: Die Umgebungstemperaturen sind praktisch nie die (einzig relevanten) Oberflächentemperaturen der Zellen, also ist das eigentlich Voodoo.
Wasserkühlung? ("Pack-modding" ;-) )
Miß halt mal die abgegebene Wärme über die Temperaturerhöhung eines definierten Luftstroms und dimensioniere dann die Luftdurchströmung so, daß sie ca. 10 K nicht übersteigt - mit den Temperaturen muß die Batterie dann eben leben. Die "Luftlöcher" zwischen den Rundzellen sollten eigentlich ausreichend groß sein, wenn dieLuft frei strömen kann. (Läßt sich ein irgendwo vorhandener Kühlluftstrom anzapfen bzw. abzweigen?)
^ Ähem!
^ und hier ebenpfalz kein Lehrzeichen.
Mit P = R * I^2 natürlich. Mignonzelle -> 2 A -> P = 20 mW
"robert" schrieb im Newsbeitrag news:f53d7j$m9u$ snipped-for-privacy@news.albasani.net...
Hi, das ist doch "voll normaal ey", solange Du nicht noch schneller dran nuckelst halten die das locker aus. Im Gegensatz zum Kühlen wäre es aber ev. besser, die Wärme ein bißchen einzukapseln, damit der ganze Akkublock einigermaßen homogen warm wird. Sonst leiden nur wenige Zellen unter der Wärme, und die Akkus driften auseinander. Bei so großen Blocks sind nicht die vielen guten Zellen problematisch, sondern die wenigen "faulen", etwa die kalten am Rand, die bei der Ladung nie Betriebswärme schaffen und daher erst viel später voll werden, wenn überhaupt.
wenn der Pack nicht grösser werden soll und effektiv Wärme abgeführt werden soll wird wohl nur eine Wasserkühlung mit Umwälzung weiterhelfen. Luft ist als Kühlmedium sehr schlecht.
was spricht gegen eine forcierte Luftkühlung? Bei einem Energieinhalt von
2.6 kWh für die Batterie sollten die 25 bis 50 Wh für die Ventilatoren keine Rolle spielen. Darüberhinaus ist eine Optimierung durch Temperatursteuerung möglich. Eine solche Luftkühlung wäre selbst bei einer Forderung nach einem hermetisch geschlossenen Gehäuse (Wärmesenke Gehäuseoberfläche) anwendbar. Gegenüber anderen Lösungen wie Wärmeleitung, Konvektion über Fluide , rohrförmige oder flächige Anordnung der Einzelzellen kann die vorhandene Konstruktion dann weiterverwendet werden.
Wie ist das genau? Ging bislang davon aus, dass bei hoher Temp. die Spannung der Zellen eher sinken will => Selbststabilisierung. Hab aber irgendwo was gegenteiliges gelesen zu haben in Erinnerung.
Ein großen Problem ist es eh nicht, dann die Zellen können einzeln gewechselt werden und wenn die Kapazität von bestimmten Zellen vorzeitig abnimmt, nehme diese Zellen automatisch weniger teil durch die parallelen Stränge.
Gibts eben verschiedene Temp.angaben in den Datenblättern. Hab leider noch keine realistischen Diagramme zu beschleunigten Ableben von Zellen bei verschiedenen genau definierten Belastung gesehen. Vermute aber auch, das diese Temperatur bei Entladung (1h
1h "Nachwehen") weniger negativen Effekt hat.
Die Abstände sind schon recht fix. Mehr Platz geht nicht. Eher sind die Halterungen ein wenig "doof" in Punkto Plastikverteilung/-verschwendung - hier kann man ein wenig nachbohren. Als Alternative dachte ich evtl. an Alufolien, Kupfer o.ä. zwischenrein. Aber keine Erfahrung damit, was unter dem Strich rauskommt.
Dachte, dass die Kopplung über die Luft selbst hinreichend effekt bringt. Soll auch nicht irreversible mit Leitpaste und Klebern etc. gepanscht werden, da vgl. leichter Einzelzellenwechseln eine Haupteigenschaft des Systems ist. Mit richtigen Blechen ist allerdings auch nichts vom Platzbedarf her - eher nur bessere Folien.
Mir fehlt somit eine Größenordnungsabschätzung evtl. wie: was ist bzgl. Wärmeabfuhr besser:
vgl. freie Luftkonvektion (ohne Motorlüfter) durch "pro 2 Mignon Zellen (2 x 5cm lang x 1.5cm Durchmesser) im Mittel... " einen effektiv wirksamen ~3mm-Durchmesser Kamin 11cm lang
Konvektionraum verbauen durch Alufolie o.ä. evtl. besser wärmeleitendere Konstruktion.
Ist es eben - wenngleich bei einer Verdopplung es dann Zeit zum Wechseln ist. (Gretchenfrage wieviele Zyklenäuivente die verwendeten Zellen bis dahin schaffen). Es soll auch noch höhere Umgebungstemperaturen bis 32°C vertragen.
25 ser x 7 par. Am langen Ende parallel. Durch die Streuung bietet das bessere Balanzierung - v.a. gegen tiefentladung/Umpolung von Einzelzellen. Nach Einlaufphase wurden die schwächsten & stärksten (gehalterten) Zellen in jeweils einen Strang zusammengelagert => dadurch noch bessere Balanzierung. Wird ggf. nochmal wiederholt. (Vgl. Problem bei Prius mit nur einem Strang und ewig fixer Verbindung. => weniger nutzbare Kapazität).
Was mir noch ein wenig unklar ist, ist das Entladeverhalten bei inhomogener Temperatur über die Stränge hinweg. Ging zunächst davon aus, das bei höherer Temperatur die Spannung absinkt (vgl. Prinzip der "-dU" Ladeschlusserkennung), woraus eine automatische Selbststabilisierung/Balanzierung beim Entladen dahingehend folgen würde. Bin mir aber nicht mehr ganz so sicher ob das stimmt.
Laut der genannten Fig. oben geht hohe Temp. sehr schnell auf die Lebendauer. Die Frage ist ob das für Entladung und der vgl. kurzen Zeit ins gewicht (nur die letzen > Die Aufladung ist unkritisch
Das Verhalten zeigte sich bislang problemlos, selbst bei noch höheren Strömen. Wird normalerweise alles zusammen ohne Auftrennung geladen. Es wird normal mit Strombegrenzung bis zu einer Spannungsgrenze (~1.415V .. 1.430V pro Zelle) geladen. Also gegen Ende (durch die Widerstände) mit weniger Strom. ( Man kann auch gut einen Mehrphasen-Bleilader z.B. 29.5V->27.6V plus Netzteil zur Spannungsjustierung und hat dann definierteres Loslassen zum Schluss. ) Der übliche NiMH Algorithmus (Fast oder Slow-Konstrantstromsiffen) ist für den Pack und die Anwendung (kein 100% volladen) eh Quark und dient eher dem schnellen Ableben der Zellen und damit dem Geschäft der Zellenhersteller.
Es wird also normal nur etwa bis 90%..95% plus Balanzierung reingeladen. wie bei Prius: Lade-/Entladegrenzen vermeiden, da dies hauptsächlich die Lebensdauer kostet. Die letzten Prozente der Volladung würden eh meist wieder durch schnelle Selbstentladung verloren gehen. Nur wenn vorraussichtlich viel Kapazität gebraucht wird - oder gelegentlich - , wird nochmal bis zu 30min lang C/5 bzw. bis höherer Spannungsgrenze "hineingeschossen" kurz vor dem Einsatz.
Nur ganz neue Zellen erreichen in der ersten (und evtl. 2.) Ladung nicht sicher hohe Spannungen >1.44V (C/10) und werden auch in den ersten 2 Ladephasen beim Laden schon vor der 80% Lade-Marke selbst bei C/10 und weniger spürbar warm. Muss man also vorsichtig formatieren.
Das ist leider für die Diagramm aller bislang betrachteten Datenblätter (Sanyo, GP, Duracell, Panasonic) nicht recht definiert, was das für Temperaturen sind. Nehme aber an, es ist an der Zellenoberfläche gemessen.
Viel zu viel Akt und Gefahr bei dieser Größenordnung. Eher noch 4 kleine Luft-Lüfter.
Hier lässt sich noch verbessern - oder eben Alu/Kupfer alternativ einsetzen, oder sonst ... was ja die zu entscheidene Fragestellung ist.
Aus dem Bauch heraus würde ich sagen, diese Konvektion bringt quasi garnichts. Da kommt höchstens eine schleichende Luftströmung zustande, großzügig vielleicht ~100mm/s. So eine Strömung führt ... Luft: c_v=1kJ/kg/K, Masse: 1,29kg/m^3
-> Bei 100mm/s und 3mm Durchmesser sind das ein Volumenstrom von
1000mm^3/s macht also 1,29e-6kg/s. Also ein Wärmefluss von runden 1,29kJ/s/K. Bei 20K Temperaturdifferenz also 2,58e-6kJ/s also 2,58e-5W: Du transportierst damit also runde 2,5mW an Wärme ab. Allerdings pro Kanal, davon hast du ja mehrere.
Jedes bischen Wind draußen herum wird diese Strömung allerdings stören.
Ich würde die Sache entweder hinnehmen, oder jedenfalls versuchen, die Wärme an die Oberfläche zu bringen. Bleche im Inneren sind aus Platzgründen nicht möglich? Verwegene Idee: Heatpipes. In eine dichte Kiste einpacken und das Volumen mit Alkohol füllen, irgendwas passendes mit einem Siedepunkt kleiner zulässige Akkutemperatur. Dann werden die Akkus durch Verdunstung gekühlt und das verdunstete Kältemittel kondensiert an der Außenhaut wieder. Funzt wunderbar, du musst nur ein Kühlmittel finden, was einen passenden Siedepunkt hat (Aceton) und nicht die Akkus auflöst (doch kein Aceton) :-)
solche Wärmeprobleme sind sehr aufwendig zu berechnen.
Was einfach zu berechnen wäre: man kennt die abzuführende Wärmeleistung in Watt und die Temperaturdifferenz der Kühlluft von Austritt zu Eintritt. Zu bestimmen ist der dazu nötige Luftdurchsatz in l/s oder m^3/h. Benötigt wird dazu die Wärmekapazität der Luft bei dem herrschenden Druck.
Wenn man den nötigen Luftdurchsatz kennt kann man schätzen ob dafür ein kleiner, mittlerer oder grösserer Ventilator notwendig ist oder Konvektion reichen könnte.
Wenn Du die Akkus gut behandeln möchtest sollten sie alle eine möglichst gleiche und nicht zu hohe Temperatur haben, bei 20 °C leben sie länger als bei 40 °C.
Schöne Hausnummer. Ggf. durch Minilüfter erreichbar. Zum Vergleich wär noch interessant was mit Alu-/Kupferstreifen/blech/folie in Längsrichtung ~2x5cm/2 längs,
PolyTech Forum website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here.
All logos and trade names are the property of their respective owners.