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Vorstellung Eigenentwicklung BMS für große 16s LFP Packs - Diskussion

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(@nimbus4)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 342
 

Da es diesbezüglich bestimmt auch Bedenken gibt:

Ich werde mein BMS unabhängig davon, ob es mal kommerziell angeboten wird, weiternutzen und auch weiterentwickeln.
Solange die wesentlichen ICs ( also dass AFE von TI und der ESP32 ) weiter verfügbar sind, würde ich mich in der Pflicht sehen, für die Teilnehmern des Betatests auch zukünftig Ersatzteile und zusätzliche Baugrupen zur Erweiterung der Anlagen bereit zu halten oder die Fertigungsdaten zu veröffentlichen.


   
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voltmeter
(@voltmeter)
Yoda
Beigetreten: Vor 4 Jahren
Beiträge: 7701
 

Veröffentlicht von: @nimbus4

Ansonsten bin ich z.B. an Erfahrungen interessiert, wie viel schlechter die Genauigkeit des Coulomb Countings in Anlagen wird, in denen die Spreitzung der (Ent)-Ladestöme größer ist als typischerweise in mein meinen Anlagen. Das würde beispielsweise bedeuten, dass die Anlage für längere Zeiträume nur noch bis maximal ~98 % SOC gelanden werden sollte

das wäre bei meinem kumpel möglich der hat 4 pv module aber 24kwh speicher bestehend aus 3x 8s 🤣 

den er selten voll bekommt

aber er hat kein canbus und kann den teil nicht testen

Projekt 80kWh / 26kWp Inselanlage - SMA Sunny Island
Sind Photovoltaik-Inselanlagen meldepflichtig?
Warum braucht man keinen 3phasen Batteriewechselrichter?
-- Sammelthread PV Anlagen Beispiele Umsetzung --
Die "Energiewende" kostet eine Kugel Eis..... pro kWh am Stromzähler.


   
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(@janvi)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 253
 

Veröffentlicht von: @nimbus4

werde zumindest für die nähere Zukunft  Daten  zu diesem Projekt nicht in einer Art und Weise veröffenbtlichen, die dazu führen könnte, dass irgendeine chinesische Firma mein BMS in 12 Monaten auf Ali anbietet.

Ok, akzeptiert. Mit welchen ECAD du gemalt hast, könntest du uns trotzdem verraten. Habe mir anstelle des fehlenden Schaltbilds jetzt bei Texas die BQ Datenblätter durchgelesen. Die kannte ich bislang nicht und da steht ja auch alles Wesentliche drin.  Habe damit jetzt auch verstanden wie die DFET und CFET arbeiten, warum P-Kanal FETs noch parallel zu den N-Kanal sind und warum die Pylons im Gegensatz zu JK soviel Aufwand treiben. Preislich scheinen die BQ ja auch ok, nachdem sie als Zielmarkt für Scooter und Rasenmäher gedacht sind. Da kannst du nicht mehr ganz soviel falsch machen. Das Pylon Design scheint jedenfalls aus einer Zeit wo Texas noch nichts mit den BQs am Start hatte. Die über einen weiteren Pin auslösbaren SMD Sicherungen sind anscheinend auch schon ganz gebräuchlich und nur ich habe die nicht gekannt. Also mit deinem BMS mal weiter viel Erfolg und ich werde mitlesen falls es das doch mal als Bausatz oder Fertig zu kaufen gibt.

Das geteilte Platinenlayout ist soweit auch ok. Mit der Kühlung der SMD Teile vielleicht etwas problematisch wo alle Anderen auf TO220 gehen. Falls du die Direct Fets noch nicht kennst wäre die Bauform für hohe Ströme eventuell auch mal einen Blick wert.

Von den Sunny Island habe ich übrigens schon mehrfach gehört, daß sie auf die Fresse fliegen bzw. aussteigen und unerklärliche Symptome zeigen wenn auf dem CAN Bus noch etwas Anderes kommuniziert wie in der Anleitung spezifiziert ist. Falls du da mal als Reklamation irgendwann drüberstolperst brauchst du dich nicht wundern.

 

Diese r Beitrag wurde geändert Vor 1 Monat 2 mal von Janvi

   
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voltmeter
(@voltmeter)
Yoda
Beigetreten: Vor 4 Jahren
Beiträge: 7701
 

Veröffentlicht von: @janvi

Von den Sunny Island habe ich übrigens schon mehrfach gehört, daß sie auf die Fresse fliegen bzw. aussteigen und unerklärliche Symptome zeigen wenn auf dem CAN Bus noch etwas Anderes kommuniziert wie in der Anleitung spezifiziert ist. Falls du da mal als Reklamation irgendwann drüberstolperst brauchst du dich nicht wundern.

das hatte ich auch mal wo gelesen

habe aber eh nur ein bms was am canbus hängt die victron sachen haben einen separaten canbus port

Projekt 80kWh / 26kWp Inselanlage - SMA Sunny Island
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(@janvi)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 253
 

Venus macht auf CAN ja NMEA2000. Weis jemand ob es dafür bislang überhaupt ein BMS oder eine Batterie gibt? Ich glaube die meisten Hersteller haben die Vorzüge des Protokolls noch gar nicht verstanden. Es wäre ihre Dauer-Eintrittskarte in den weltweiten Markt für Boote und Yachten.

Zum Precharge: Pylon macht das auch mit einem 30 Ohm 16 Watt der zudem noch mit einem NTC temperaturüberwacht ist.

Dauerhaft wird es bei Leistungselektronik vermutlich schwierig werden ohne THT auszukommen. Ein Durchgang in der Welle ist für Lohnfertiger auch kein Problem. Sowohl bei Pylon wie auch beim JK sind etliche THT sogar so dumm auf beiden Seiten angeordnet daß sie abgedeckt und später handgelötet werden müssen. Ist ja aber auch in China.


   
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(@nimbus4)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
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Veröffentlicht von: @voltmeter

das wäre bei meinem kumpel möglich der hat 4 pv module aber 24kwh speicher bestehend aus 3x 8s 🤣 

8s wäre im Moment das Problem. Mit der HW wäre zwar im Grunde auch 8s möglich, ich habe das auf SW Ebene aber noch nicht implementiert.


   
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(@nimbus4)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 342
 

@Janvi

Das Design ist im Moment in Pads, also nicht wirklich Open Source geeignet. Das müßte ich dann in Kicad neu machen.
TI hat für gewöhnlich sehr gute Datenblätter, App Notes ...
Das AFE von TI hat im Vergleich zu den Angeboten anderer Hersteller ein herausragendes Preis-Leistung-Verhältnis.
Die Tatsache, dass man bei TI direkt, ohne irgendwelche Distributoren, kaufen kann, ist eine feine Sache.

Die MOSFETs bei einem BMS werden steady-state nur mit ~ 400 mW thermischer Verlustleistung belastet.
Das ist für 5x6 mm SMD-Gehäuse kein wirkliches Problem.
Wenn allerdings 40 solcher FETs dicht an dicht sitzen is das eine andere Nummer.
Bei einer 200 A Version wird es ganz sicher auf aufgeklebte Kühlkörper hinauslaufen.

Wenn SMA das nicht hinbekommt, anderen CAN Traffic zu ignorieren, wäre das ein Armutszeugnis.
Das ist letztendlich ein Grundprinzip bei CAN Geräten. Dann bin ich mal gespannt, ob das noch Probleme gibt.

Veröffentlicht von: @janvi

Dauerhaft wird es bei Leistungselektronik vermutlich schwierig werden ohne THT auszukommen.

Schwierig ja, aber spätestens wenn man anspruchsvolle Designs mit GaN und SiC Fets und Schaltfrequenzen >> 100 kHz hat, sind die FETs sowieso in SMD Gehäusen, weil die ~ 2nH der THT-Beine schon massive Problemem verursachen würden.

Die Bauteile, die bei mir typischerweise noch THT sind, sind große CM-Chokes, Filmkondensatoren, Elkos, MOVs....

Bei Halbleitern habe ich seit Jahren keine THT mehr verwendet, die Induktivitäten sind mehr und mehr SMD  oder direkt in die Leiterkarte integriert.


   
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(@janvi)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 253
 

Veröffentlicht von: @nimbus4

Wenn SMA das nicht hinbekommt, anderen CAN Traffic zu ignorieren, wäre das ein Armutszeugnis.
Das ist letztendlich ein Grundprinzip bei CAN Geräten. Dann bin ich mal gespannt, ob das noch Probleme gibt.

Das IST ein Armutszeugnis denn die (damaligen) Entwickler scheinen in keiner Weise verstanden zu haben was Bosch dem CAN Bus in die Wiege gelegt hat. Noch schlimmer ist, daß momentan praktisch alle Hersteller das Protokoll mehr oder weniger nachbauen um kompatibel zu sein.

Veröffentlicht von: @nimbus4

die Induktivitäten sind mehr und mehr SMD  oder direkt in die Leiterkarte integriert.

Wenn man genug fette Multilayers zahlen kann geht das  mit den Klappferriten. Wieviele Lagen haben deine Karten und kommt der Leistungsteil auch mit 35u Cu aus?

Diese r Beitrag wurde geändert Vor 1 Monat von Janvi

   
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(@dd3et)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 1 Jahr
Beiträge: 197
 

Veröffentlicht von: @nimbus4

Zur Erklärung meiner Position:

Ich werde zumindest für die nähere Zukunft  Daten  zu diesem Projekt nicht in einer Art und Weise veröffenbtlichen, die dazu führen könnte, dass irgendeine chinesische Firma mein BMS in 12 Monaten auf Ali anbietet.

Das wäre wie ein Ritterschlag. Das muss man aber erstmal erkennen.
Momentan ist das hier so interessant wie ein Artikel in der Stereoplay.


   
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voltmeter
(@voltmeter)
Yoda
Beigetreten: Vor 4 Jahren
Beiträge: 7701
 

Veröffentlicht von: @nimbus4

Wenn SMA das nicht hinbekommt, anderen CAN Traffic zu ignorieren, wäre das ein Armutszeugnis.
Das ist letztendlich ein Grundprinzip bei CAN Geräten. Dann bin ich mal gespannt, ob das noch Probleme gibt.

ich würde da keine probleme erwarten normalerweise hängt ja nur ein bms am canbus und nicht zwei verschiedene

sma ist, denke ich, sowieso nur eine randgruppe. viele nutzen victron und deye in diy.

mein sma kommt auch mit dem victron canbus protokoll wunderbar zurecht, bei deye weiß ich es nicht aber wenn der wählerische sma das schon versteht dann dürfte deye das auch können.

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(@janvi)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 253
 

Veröffentlicht von: @dd3et

Momentan ist das hier so interessant wie ein Artikel in der Stereoplay.

Stereoplay - sind das nicht die wo das Haus um die Lautsprecher aus purem Gold drumrumbauen?

Bist du nicht ein aufgeklärter Funkamateuer der bereits mit Vorgarten ab 1 Hektar  für seinen Yagi Gittermasten klarkommt?

 

 

Diese r Beitrag wurde geändert Vor 1 Monat von Janvi

   
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(@nimbus4)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 342
 

Veröffentlicht von: @janvi

Wenn man genug fette Multilayers zahlen kann geht das  mit den Klappferriten. Wieviele Lagen haben deine Karten und kommt der Leistungsteil auch mit 35u Cu aus?

35u wären optimal bei Schaltfrequenzen von > 1 MHz.
Da ist es dann aber sehr aufwändig heute auf Wirkungsgrade > 98% zu kommen.
> 1 MHz macht meines Erachtens im Moment nur Sinn, wenn höchste Leistungsdichte das primäre Ziel ist.

105 um, was man auch noch zu vertretbaren Kosten bekommt, paßt gut zu 500 kHz.
Ich hatte hier mal ein Beipsiel gezeigt:
https://www.akkudoktor.net/forum/diy-hochvolt-akkus/hv-akkusystem-mit-natrium-ionen-zellen/paged/3/#post-198928

Wenn du wissen willst, was technologisch heute in diesem Bereich möglich ist, mußt Du mal bei https://www.vicorpower.com/ schauen. Für jemanden der keinen Background in diesem Bereich hat, müssen die Leistungsdichten, die die erzielen, völlig unglaubwürdig klingen.

 


   
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(@nimbus4)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 342
 

Veröffentlicht von: @voltmeter

ich würde da keine probleme erwarten normalerweise hängt ja nur ein bms am canbus und nicht zwei verschiedene

Naja, wenn 4 Batterien aggregiert werden, dann würden diese 4 BMS schon am selben CAN-Bus hängen.

Mit Victron Venus auf einem Rpi funktioniert das in jedem Fall.


   
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(@janvi)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 253
 

Die Leistungsdichten und dazugehörigen Designs kenne ich u.a. von Infineon /IRF Referenzdesigns. Trotzdem vermute ich aber meist, daß ein großer Teil der (China) WR Hersteller im Solarbereich mit den Wirkungsgraden kräftig schummelt. Ein 70u Design direkt am Drehstromnetz hatte ich mich auch schon mal getraut. Da gabs dann aber das Problem daß die Ätzer die Fine Pitch Breiten der Controller darauf nicht mehr machen wollten. Ging dann aber grad noch so in die Serie. Insofern ist die Aufteilung auf einer eigenen Leistungsplatine gar nicht verkehrt.

Trotzdem noch vielen Dank für den Link in den NaI Thread. Das Texas Datenblatt vom EMB 1428 kannte ich auch noch nicht. Habe mich mich bislang vorwiegend bei Analog Devices und LTC umgeguckt. Es war aber wie so manches Andere aus Texas zum allgemeinen BMS Verständniss sehr aufschlussreich. Den Multiplexer macht JK mit 74HC595, gefolgt von einem diskreten Push/Pull Gate Treiber. Die Mosfet Päärchen kommen dahinter im SO8 daher

Die Sache mit derzeit "kompatiblen" CAN Protokollen ist, daß die Adressierung der Busteilnehmer über den CAN Identifier nicht vorgesehen ist. Hersteller wie Pylon scheinen das selbst nicht verstanden zu haben und machen lieber eine zweiten CAN Bus Hardware zum internen Verlinken drauf.  Zumal über RS485 auch weit mehr Daten zur Verfügung stehen,  favorisiere ich deshalb momentan Dbus-Serialbattery und den Aggregator unter Venus. Für "normale" Deye & Co wird die Aggregation darauf aber vermutlich nie kommen. Mit einem "eigenen" BMS Design hätte man das aber besser im Griff.

Wenn ich dich korrekt verstehe, ist deine Motivation zur Vorstellung des Projekts hier, daß du dafür einige Betatester bekommst? Da habe ich in den letzten Tagen zwischenzeitlich soviel Lunte gerochen, daß ich mich eventuell auch drauf einlassen würde wenn das Projekt in den nächsten Jahren nicht sowieso wieder untergeht.

 


   
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(@nimbus4)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 342
 

Veröffentlicht von: @janvi

Die Leistungsdichten und dazugehörigen Designs kenne ich u.a. von Infineon /IRF Referenzdesigns. Trotzdem vermute ich aber meist, daß ein großer Teil der (China) WR Hersteller im Solarbereich mit den Wirkungsgraden kräftig schummelt.

Wo ich ganz sicher von ausgehe ist, dass die Wirkungsgradangaben immer unter günstigsten Bedingungen, also PV-Spannung, Batteriespannung, Netzspannung, Temperatur ... erfolgen.
Im Bezug auf Batterie-WR ist meist das größte Effizienz-Problem der Wirkungsgrad bei < 10% Nominalleistung, der oft erst garnicht detailliert spezifiziert wird.

Veröffentlicht von: @janvi

Ein 70u Design direkt am Drehstromnetz hatte ich mich auch schon mal getraut. Da gabs dann aber das Problem daß die Ätzer die Fine Pitch Breiten der Controller darauf nicht mehr machen wollten. Ging dann aber grad noch so in die Serie. Insofern ist die Aufteilung auf einer eigenen Leistungsplatine gar nicht verkehrt.

Bei 105 um benötigt man >= 0.25 mm Leiterbahnabstand. Das heißt ICs unter 0.5 mm pitch sind definitiv nicht mehr möglich.
Am ehesten sind da im Moment für mich die winzigen GAN FETs von EPC ein Problem.

Die Steuerng selber packe ich aber in der Regel auch nicht auf die Leiterkarte mit dickerem Kupfer.

Früher habe ich öfter Bauteile von LT, AD und MaximIC verwendet. Über die Jahre bin ich aber immer öfter zu dem Ergebnis gekommen, dass TI etwas technisch Vergleichbares deutlich günstiger anbietet.

Veröffentlicht von: @janvi

Wenn ich dich korrekt verstehe, ist deine Motivation zur Vorstellung des Projekts hier, daß du dafür einige Betatester bekommst? Da habe ich in den letzten Tagen zwischenzeitlich soviel Lunte gerochen, daß ich mich eventuell auch drauf einlassen würde wenn das Projekt in den nächsten Jahren nicht sowieso wieder untergeht.

Genau. Im Moment sind 2 Anlagen mit jeweils 3 BMS in Betrieb, eine weitere Anlage mit zwei BMS wird wohl in den nächsten Wochen in Betrieb gehen.
Nur die neue Anlage hat einen Victron WR und wird das Steuern durch das BMS dann im regulären Betrieb nutzen.
Alles drei sind Inselanlagen.

Ganz grundsätzlich geht es mir darum eine breite Erfahrungsbasis zuschaffen.

Im speziellen interessieren mich insbesondere folgende Aspekte:

- Praktische Verifikation des Steuerns von verschiedenen WR ( Victron, SMA, Deye ... ) durch das BMS.

- Genauigkeit des Coulomb Countings / der SOC-Schätzung in anderen Anlagen mit größer Spreitzung der (Ent)-Ladestöme

- Allgemeines praktisches Feedback anderer Nutzer:
Ich habe mein BMS genau nach meinen Vorstellungen und Bedürfnissen entwickelt.
Es wäre also ein Wunder, wenn ich mit dem System nicht sehr zufrieden wäre.
Andere Menschen, könnte bestimmte Aspekt aber deutlich anders beurteilen.

- Was die weitere Entwicklung am BMS betrifft sollte meines Erachtens der Fokus auf der Schätzung und dem optimalen Umgang mit Zellanomalien/ Zelldegradationen wie,
erhöhte Selbstentladung,
Memory-Effekt <=> Spannungsüberhöhung mit folgender Relaxation beim Annähern an 100% SOC,
möglicherweise die zellspezifische Entwicklung der Coulomb-Effizienz

liegen. Wenn ich an diesem Thema nur mit den Erfahrungen der 96 ( bald 128 ) Zellen arbeite, dann ist die Gefahr groß, dass meine Algorithmik vorwiegend das spezielle Verhalten, der wenigen Zellen, die mir im Moment zur Verfügugn stehen, abbildet

Untergehen, im Sinne, dass ich statt meines BMS irgendein anders einsetze, ganz sicher nicht.
Der Fahrplan für die nächsten Monate steht praktisch fest:
Ich werde fürs nächste Jahr einen zusätzlichen 200A MOSFET-Schalter entwicklen und dann in einer Mischung aus wahrscheinlich 100A und 200 Versionen ~ 30 Stück fertigen.
Einige davon werde ich für mich reservieren, die anderen werde ich an interessierte Beta-Tester verteilen.

Wenn du Interesse hast, gib mir einfach Bescheid.
Ich werde die HW nach "first come, first served" verteilen.


   
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