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Opto- State of charge Relais für JK-BMS

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(@4malel34)
Vorsichtiger Stromfühler
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Themenstarter  

Moin zusammen,

ich möchte Euch hier meine Idee für einen einfachen SOC- „State of Charge“ Schaltausgang, als nachrüst- Möglichkeit für PV- Anlagen vorstellen,

die eine (Eigenbau) Batterie mit JK-BMS beinhalten und deren Laderegler / Wechselrichter diesen Schaltausgang nicht vom Werk aus besitzen.

 

 

 

Die Vorteile dieser simplen Schaltung sind:

-Galvanische Trennung

-Stand alone, ohne Raspberry / Arduino o.ä., ohne Netzwerkanbindung.

 

 

 

Ich betreibe meine Anlage als Insel und möchte den Heizstab im Warmwasserspeicher zuschalten, wenn die Batterie einen bestimmten Ladezustand erreicht hat.

 

Meine damit in Verbindung stehenden Komponenten sind klassisch DIY:

 

-10kW FSP- Powermanager, Baugleich mit MPP 10kw, Voltronik 10kW, mit 2 PV- Strings

-DIY Batterie bestehend aus 16x EVE 280Ah mit JK-BMS.

 

 

Mir ist bekannt, das ein SOC- Schaltausgang auch mit Hilfe eines Raspberry PI mit der Software „Solaranzeige“ realisiert werden kann.

Nur wollte ich schnell Ergebnisse und mich nicht erst in das Thema Hausautomatisierung / Server / Netzwerktechnik einarbeiten.

Leider habe ich diese Themen in der Vergangenheit vernachlässigt. Unamused  

Darum habe ich die hier vorgestellte Idee verfolgt. Wink  

 

Das Herzstück dieses Schaltausgangs ist das Zubehör- Display, welches für das JK- BMS ebenfalls von JiKong angeboten wird.

Mit der im Display enthaltenen Bargraph- Anzeige bringt es schon die Hardware mit, um einen SOC- Schaltausgang zu realisieren.

 

Die Schaltung tastet mittels eines Fototransistors ein Segment der Bargraphanzeige ab.

Sobald das Segment dauerhaft leuchtet, schaltet das Relais am Ausgang um.

Der Fototransistor ist mechanisch an einem Schiebepotentiometer angebracht und kann so über die gesamte Bargraphanzeige verschoben werden.

Dadurch kann der Schaltwert des SOC- Schaltausgangs in 10% Teilung von 10 – 100% State of Charge beliebig abgefragt werden.

 

 

Wenn Ihr den Schaltausgang nachbauen wollt, ist folgendes zu beachten:

 

Das Display muss für diese Aufgabe leicht modifiziert werden, um die Hinterleuchtung dauerhaft einzuschalten.

Dazu muss der Transistor Q3 Collector und Emitter, wie im Bild gezeigt, durch einen kleinen Draht überbrückt werden.

 

 

Die Schaltung ist sehr einfach und eigentlich eine Lichtschranke, in der ein OP- Verstärker als Komparator mit einstellbarer Schaltschwelle arbeitet.

Die Schaltung bietet in der hier gezeigten Version keine SOC- Hysterese.

Dazu müsste sie noch um einen zweiten Fototransistor mit entsprechender Schaltlogik erweitert werden.

 

Die Schaltung ist einem Bausatz, der von Kemo unter Artikel Nr. B045 angeboten wird, entliehen.

Allerdings sind ein paar Bauteile hinzugekommen, bzw. wurden sie in ihren Werten verändert.

 

Die Platine aus diesem Bausatz kann dafür verwendet werden oder man baut sie auf Lochraster- Platine auf.

Ich hatte noch ein Operationsverstärker- Experimentierboard aus meiner Schulzeit hier, das nun eine neue Aufgabe bekommt Smile /p>

 

 

Leider hat das verwendete Display des JK-BMS einen kleinen Software- Bug:

Das Display zeigt in unregelmäßigen Abständen (ca. 2x pro Stunde für 1-2 Sekunden) plötzlich 100% Batterieladung an, obwohl der SOC darunter liegt.

Dies fällt erst auf, wenn man das Display wie oben beschrieben modifiziert und die

Hinterleuchtung dauerhaft eingeschaltet ist.

 

Da dieser Fehler auch den Fototransistor durchsteuert, habe ich zusätzlich den Entladewiderstand (für C3) R1 = 47K eingefügt und C3 auf 100uF dimensioniert.

Damit wird diese kurzfristige Fehlinformation ausgeglättet. Der OP, gefolgt von T2, sowie das Relais RE1 schalten nur um,

wenn der SOC dauerhaft erreicht ist und für mindestens 15 Sekunden im Baragraph des Displays dargestellt wird.

Dieses verhindert unnötigen Kontaktabbrand, durch kurzzeitiges Schalten an nachgeschalteten Schützen.

 

Mit dem Trimmpoti R9 kann die Schaltschwelle eingestellt werden.

Diese kann unterschiedlich sein, je nachdem welche Segmente der Bargraph- Anzeige man abtasten will, da diese unterschiedlich eingefärbt sind.

 

Als Fototransistor verwende ich einen CNY36, der aus einer Inkremental- Lichtschranke aufgebaut wurde.

Er ist in meiner Version schon mit einer Metall- Maske ausgestattet, deren optische Öffnung gut zu der Größe der einzelnen Bargraph- Segmente passt.

Außerdem lässt sich an die Metall- Maske leicht ein stabiler Draht anlöten, der dann die mechanische Verbindung zum Schiebepotentiometer herstellt.

Ein solcher Fototransistor wird wohl schwer aufzutreiben sein.

Ich denke aber, dass auch andere klein bauende Fototransistoren funktionieren.

 

Das schiebe- Potentiometer dient lediglich der linearen mechanischen Verschiebbarkeit des Fototransistors entlang der Bargraph- Anzeige

und hat keine elektrische Funktion.

 

Die Versorgungsspannung entnehme ich derzeit zwischen dem P- des JK-BMS und der Busbar zwischen Zelle 7 und 8.

Ca. 24Volt, da ich ein Schütz mit 24 Volt- Spule zum Schalten der Last verwende.

Dies hat den Vorteil, dass die Schaltung im Falle eines Abschaltens der Batterie durch das BMS, die Schaltung und das Schütz ebenfalls von der Batterie getrennt werden.

Mir fällt allerdings auf, dass durch diese Leistungsentnahme Zelle 1-7 während des Balancings immer etwas niedrigere Spannungswerte aufweisen.

Eventuell werde ich einen DC-DC Spannungskonverter 50Volt auf 24Volt besorgen und damit die gesamte Batterie zur Spannungsversorgung nutzen.

 

 

Allen Elektronikern unter Euch, die mit diesem Vorschlag etwas anfangen können, wünsche ich viel Spass beim Nachbauen.

Und nicht vergessen: You experiment on your own risk Evil  

 

Beste Grüße,

 

Chris

Dieses Thema wurde geändert Vor 1 Jahr von 4malEL34

   
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