Moin ihr!
Wenn man sich die möglichen Kurzschlussströme bei einem dickeren Akku anschaut, kommt man eigentlich zu dem Schluss, dass nur eine NH Sicherung in der Lage ist, einen auftretenden Kurzschluss sicher abzuschalten:
280Ah Zelle 0.23mOhm, nochmal 0.1mOhm (?) für die Polverbindung -> 3,3V/0.33mR = 10kA
LSS: Icu 6kA, MEGA Fuse: Icu 2kA (? leider in keinem Datenblatt was gefunden), ...
Wie geht ihr mit dem Thema um?
Bei einem realen Aufbau mit BMS, Kabel ... liegt der maximale KS-Strom für einen 16s Pack wohl bei ~ 5-6 kA.
Wenn Platz keine Rolle spielt, sind NH Sicherungen die günstigste Möglichkeit für eine robuste Absicherung und erlauben zusätzlich das manuelle Trennen.
Ich habe inzwischen rund um Batterie-/PV-Systeme eine zweistellige Anzahl von NH-Sicherungen verbaut.
danke! vorbildlich 🙂
wie nahe sitzen die Trenner an der Batterie? welchen Querschnitt hast du bis dahin? (Hintergrund: ich erwäge die nicht abgesicherte Kabellänge zu minimieren und LSS direkt 'an den Akku zu schrauben' - keine gute Idee?)
ps: kann das BMS eigentlich einen satten Kurzschluss abschalten?
Es gibt da unterschiedliche Philosophien:
Bei meinem Packs sitzt das BMS ( mit MOSFET-Schalter im Plus-Pfad) direkt auf den Zellen.
Deswegen habe ich keine Bedenken dabei, dass zwischen Pack und NH-Trennern bis zu 2 m Kabel ( 35 qm ) liegen.
Nach meiner Einschätzung dürfte ein BMS der Klasse "Seplos" ( 100 A - 200 A Nennstrom ) Ströme von ~ 1000A Trennen können, wenn der ganze Kurzschlusspfad ziemlich induktionsarm ist:
Dass man mit solcher HW Ströme von ~ 5 kA und damit dann die 25-fache Energie zuverlässig abschalten kann, halte ich für unwahrscheinlich.
Der große Vorteil von einem solchen SSCB ( Solid State Circuit Breaker ) ist aber, dass er viel schneller reagieren kann, als ein LS oder eine thermische Sicherung:
Wenn z.B. bei 500A die Entscheidung zum Abschalten getroffen wird, und die eigentliche Abschaltung innerhalb von 10 us erfolgt, dann steigt der Strom über 1 uH bei 50 V "nur noch" um weitere 500 A an.
Ein SSCB muss also nicht zwangsläufig den theoretisch maximal möglichen KS-Strom abschalten können, wenn er bezogen auf die maximal mögliche Stromanstiegsgeschwindigkeit schnell genug ist.
Wie geht ihr mit dem Thema um?
ich habe NH und megasicherungen, mega überall dort wo nh von der größe nicht passt.
aber ich werde wohl auch auf die adler sicherungen umsteigen schaden tut es nicht.
hier eine gute zusammenfassung
Projekt 48kWh / 12kWp 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.
Mein Senf dazu steht hier:
https://www.akkudoktor.net/forum/postid/215487/
Wenn du die Trennvermögen von Mega/Midi Sicherungen suchst dann must du bei vernünftigen Sicherungen wie zb. Little Fuse oder MTA suchen da steht es auch im Datenblatt i.d.R liegt der bei 2kA. Mein kompletter Akku Pack mit 8s hat an den Polen rund 2mΩ das wären mit 29,2V gerechnet 14,6kA Kurzschlussstrom.
Achtung, einige meiner Angaben stammen von nicht kalibrierten oder geeichten Geräten. Bei Risiken und Nebenwürgungen schreiben sie die Packungsbeilage und vertrauen sie nicht meinen Angaben oder denen ihres Spirituellen Führers! Denn für jede Lösung haben wir ein Problem. Vertrauen sie auf ihren Fehler und genießen sie die Reise. Alle Angaben ohne Gewehr!
Der große Vorteil von einem solchen SSCB ( Solid State Circuit Breaker ) ist aber, dass er viel schneller reagieren kann, als ein LS oder eine thermische Sicherung:
Wenn z.B. bei 500A die Entscheidung zum Abschalten getroffen wird, und die eigentliche Abschaltung innerhalb von 10 us erfolgt, dann steigt der Strom über 1 uH bei 50 V "nur noch" um weitere 500 A an.
Ein SSCB muss also nicht zwangsläufig den theoretisch maximal möglichen KS-Strom abschalten können, wenn er bezogen auf die maximal mögliche Stromanstiegsgeschwindigkeit schnell genug ist.
An der Stelle meine ich irgendwo aufgeschnappt zu haben, dass moderne BMS im Fall eines Kurzschlusses auch nicht wirklich den Kurzschlussstrom schalten müssen, sondern anhand des Gradienten erkennen dass es sich um einen Kurzschluss handeln muss (sehr steiler Anstieg des Stroms pro Zeiteinheit) und dadurch bei verhältnismäßig geringen Strömen schalten. Hast du dazu eventuell verlässlichere Infos als mein gefährliches Halbwissen?
1. 2,43kWp Trina Solar an MP2 3000 - 5kWh DIY / 14,3kWh Amy Wan Pack LiFePo >> Nulleinspeisung via SIEMENS S7 SPS
2. 12,3kWp JAM54D41 LB an 3x MP2 5000 - 48kWh LiFePo MPPT RS450/200
Habe mich für einen Siemens Leistungsschalter aus der Industrie entschieden.
Hat thermische und magnetische Auslösung. 250VDC 200A Dauerlast 32kA Schaltvermögen.
Dient als Sicherung und Trennschalter. Gebraucht für € 35,- inkl. Versand.
Für mich die beste Lösung - gibt schliesslich gute Gründe warum Schmelzsicherungen verdrängt werden.
DEYE SUN-8K-SG04LP3-EU
3x Akku EVE 280Ah JK-PB2A16S15P
12 x Jinko JKM570N-72HL4-BDV
An der Stelle meine ich irgendwo aufgeschnappt zu haben, dass moderne BMS im Fall eines Kurzschlusses auch nicht wirklich den Kurzschlussstrom schalten müssen, sondern anhand des Gradienten erkennen dass es sich um einen Kurzschluss handeln muss (sehr steiler Anstieg des Stroms pro Zeiteinheit) und dadurch bei verhältnismäßig geringen Strömen schalten. Hast du dazu eventuell verlässlichere Infos als mein gefährliches Halbwissen?
Ich kann mich nicht erinnern bei BMS, SSCB oder Efuse schon mal explizit ein Abschaltskriterium "dI/dt" gesehen zu haben.
Schaltungstechnisch hat man eigentlich klassisch einen schnellen Komparator mehr oder weniger direkt am Shunt ( oder Hall Sensor ).
Durch die parasitäre Induktivität des Shunts hat man bei schnellem Stromanstieg aber natürlich immer einen dI/dt Anteil.
Möglicherweise hat das irgendjemand mal als "Feature verkauft".
Bei einem BMS würde es im übrigen auch keinen Sinn machen, mehr als ~ den 4 bis 5-fachen Nennstrom zu erlauben, da ein höherer Strom im "Nicht-Fehlerfall" von einem normalen WR eigentlich nicht aufgenommen werden kann.
Mein Beispiel mit den 500 A war also nicht willkürlich gewählt.
1 uH sind ungefähr die Induktivität von 1 m Hin- und 1 m Rückleiter, die relativ eng beieinander liegen.
Bestünde hier eigentlich Interesse bei den verbreiteten BMS-Typen mal nachzumessen, wie die sich im Kurzschlussfall wirklich verhalten?
Also bei welchen Strömen mit welcher Verzögerung das Abschalten erfolgt, wie hoch der Peak-Strom ist und wie (un)kritisch dabei die Spannungen an den MOSFETs aussehen.
Jedes vernünftige BMS trennt im Normalfall, wenn der eingestellte Max Strom erreicht wird. selbst die billigen Daly BMS können das Problemlos. Dazu gibt es auf Youtube einige Videos wo Kurzschluss getestet wird.
Z.B. hier ab Minute 6 wirds interessant
Ich hatte früher NH Trenner, die aber an den Kontakten irgendwann abgeraucht sind.
Habe Daher jetzt nur noch verschraubte Sicherungen im System (Megafuse)
9,99KWp Yingli 270W Ost/West, SMA9000TL-20
2,7KWp Axitec AC-300M, Victron BlueSolar 150/60-Tr
4,235KWp an Hoymiles
48 x 280Ah Lifepo4 EVE Cell, REC BMS
3 Victron MP2 5000
Panasonic Aquarea 9KW Split
Vectrix VX-1
Smart Forfour EQ
Ich habe, wie auch in anderen Threads eine andere Auffassung. Ich verwende Megafuse. Habe selbst einmal durch Dummheit einmal durch Testen nach dem seltsamen Video oben (ich halte das nicht für seriös) Kurzschlüsse ausgelöst und die Megafuse Sicherungen haben problemlos ausgelöst.
Die NH Trenner sind aus meiner Erfahrung nicht besser. Der einzige Vorteil davon ist, ich KÖNNTE im extremfall den Stromkreis trennen, indem ich das Ding öffne (geht bei Sicherung natürlich nicht).
Zudem hat jede Unterbrechung des Strompfades das Problem, dass es Korrosion, Übergangswiderstände, lösen der Verbindung oder sonstiges geben kann. Daher halte ich es für wichtig so wenig Unterbrechungen wie möglich zu haben.
ICH halte es für fahrlässig Akkus in einem Bereich zu haben, der mein Leben gefährdet (Abstellkammer, Pelletlager, neben Schlafzimmer habe ich schon gesehen). Ich halte es für am wichtigsten erst mal dafür zu sorgen, dass der Akku in einem Bereich installiert wird, der so feuerfest wie möglich ist.
Danach kümmere ich mich um die Kurzschlussabsicherung und mache was unbedingt notwendig ist. Und da würde ich wenn ich ein hohes Sicherheitsbedürfnis habe das so machen wie Paulmelsec im Thread oben. Eine Magnetisch Thermische Auslösung.
NH Trenner haben für mich mehrere Nachteile. Sie haben prinzipbedingt deutlich mehr Kontaktflächen als Sicherungen. die sicherungselemente werden mit "Federspannung" gehalten im Gegensatz zu verschrauben mit def. Drehmoment.
Der einzige Vorteil davon. Sie sind sehr einfach, so gut wie idiotensicher im Bedienen und können notausgelöst werden. Nachteile. Sie haben einen spürbaren Verlust, die standard NH Trenner sind für Wechselstrom und > 200 V ausgelegt, weshalb sie längere Sicherungsdrähte und damit höhere Verluste haben. Gab mal ne Serie für die Telekom (80V) die hatte faktor 2 geringere Verluste. Wurde aber soweit ich weiß eingestellt. Und die Funkenlöschkammer der "normalen" NH Trenner ist für Wechselstrom und nicht für Gleichstrom ausgelegt. Daher Schalten unter Last eher nicht.
Die 80 V Teile sollte man auch nur bis 160 A noch trennen danach nicht mehr.
Daher Sicherung oder Leistungschalter mit magnetisch Thermischer Auslösung
Bestünde hier eigentlich Interesse bei den verbreiteten BMS-Typen mal nachzumessen, wie die sich im Kurzschlussfall wirklich verhalten?
Also bei welchen Strömen mit welcher Verzögerung das Abschalten erfolgt, wie hoch der Peak-Strom ist und wie (un)kritisch dabei die Spannungen an den MOSFETs aussehen.
Ja, das würde mich tatsächlich mal interessieren. Das wäre super wenn du dir die Mühe mal machen würdest 👍
1. 2,43kWp Trina Solar an MP2 3000 - 5kWh DIY / 14,3kWh Amy Wan Pack LiFePo >> Nulleinspeisung via SIEMENS S7 SPS
2. 12,3kWp JAM54D41 LB an 3x MP2 5000 - 48kWh LiFePo MPPT RS450/200
Dazu gibt es auf Youtube einige Videos wo Kurzschluss getestet wird.
Für die Beurteilung, ob ein BMS jeden harten Kurzschluss ( beliebig oft ) zuverläßig trennen kann, ist ein solcher "Wildwest-Test" leider nicht hinreichend.
Ohne Strom- und Spannungsmessung und Angaben zur Schleifen-Induktivität kann man da keine belastbaren Schlüsse draus ziehen.
Bei solchen "manuellen Kurzschlüssen" überschätzt man gerne die Höhe der Ströme:
Ich habe mal aus Trotteligkeit einen 16s 280 Ah LFP Pack hinter dem BMS und ~ 2*1.5 m Kabel mit einem Schraubschlüssel kurzgeschlossen.
Das BMS hat wie im Video abgeschaltet. Beim Auslesen war ich dann aber erstaunt, dass nicht das Kurzschlusslimit von ~ 120 A nach 10 us, sondern ein "normales" Überstromlimit von ~ 40 A nach 10 ms angesprochen hat.
Außerdem habe ich mal miterlebt, wie jemand zwei 280 Ah LFP Zellen durch "versehentlich versetztes Aufsetzen" der zweiten Busbar kurzgeschlossen hat. Auch das war denkbar unspektakulär, weil die Kontaktpunkte zwischen den Gewindestiften und der Busbar sofort "verkohlt" sind und dann praktisch kein Strom mehr geflossen ist.
Wenn im Gegensatz dazu ein MOSFET batterieseitig in der DCDC Stufe des WR stirbt und dabei dann seinen Partner in der Halbrücke mit zerstört, so dass man, zumindest solange bis die FETs explodieren, einen satten Kurzschluss auf dem Batteriebus hat, reden wir von ganz anderen Verhältnissen.
Ein MOSFET-Array, wie es bei einem BMS der 100 - 200 A Klasse typischerweise verbaut ist, hätte überhaupt kein Problem einen Strom von 1000 A zu schalten, wenn die Induktivität des geschalteten Stromkreises < ~1 nH wäre. Ein Si-Leistung-MOSFET kann in 10 - 20 ns geschalten werden und bereits ein einzelner Baustein der 3 - 4 mOhm Klasse könnte dabei ~ 400 A schalten.
In der Realität wird die Induktivität des geschalteten Stromkreises aber > 1 uH sein und die Energie, die hierin gespeichert ist, stellt die Gefahr für die MOSFETs da.
Dieser Energie steigt quadratisch mit den Strom. Ein Abschalten bei z.B. 300 A ist in keinsterweise vergleichbar mit einem Abschalten bei 1000 A!
Es gibt 3 Variation wie ein typisches BMS diese induktivie Energie unschädlich machen kann:
1.) Man schaltet die MOSFETs so langsam ( >> 10 us ) aus, dass die Energie im Kanel der MOSFETs in Wärme ungewandelt wird, ohne dass es zu einem Überspannungspuls kommt.
Das Problem ist, dass Si-MOSFETs im so genannten "linearen Bereich" statt dem typischen positiven einen negativen Temperaturkoeffizienten für den Kanalwiderstand aufweisen und es damit zu lokalem "thermal run-away" in einzelnen Bereichen eines Bausteins oder auch zwischen verschiedenen Bausteinen kommen kann.
Deswegen ist dies eigentlich keine wirkliche Option
2.) Man schaltet deutlich schneller aus ( z.B. ~10 us ) und der "induktive Kickback" erhöht die Spannung am Pack Ausgang solange bis die FETs in den "Avalance Breakdown" gebracht werden.
Die Energie wird dann auch im Kanel der FETs in Wärme umgewandelt; allerdings bei bereits ausgeschalteten FETs durch "kontrolliertes" Überschreiten der maximeln Drain-Source Sperrspannung.
FETs der 3 - 4 mOhm Klasse haben ein typisches "single pulse Avalanche Energy rating" bei 25 °C von ~ 0.5 - 1 uJ, so dass man bei einem FET-Array theoretisch durchaus eine beachtliche Energiemenge umwandeln kann.
Allerdings gilt diese Ernergiemenge nur, wenn das FET-Die 25°C hat. Wieviel davon bei 100°C Die-Temperatur noch übrig bleibt ist üblichwerweise genauso wenig spezifiziert, wie wie sehr die Durchbruchspannung zwischen Bausteinen variert.
Eine wirkliche "saubere" Variante ist das also auch nicht.
3.) Man schützt die FETs, die relativ schnellschalten ( ~ 10 us ), durch TVS-Dioden, die eine Durchbruchspannung von ~ 58 V haben und bei Spannungen von ~ 100 V dann pro Diode ~ 50 - 100 A für ~ 10 us ableiten können.
Um Ströme im Bereich 1000A ableiten zu können, benötigt man also ein ganzes Array von Dioden.
Was macht eurer BMS?
Insbesondere bei Variante 1.) und 2.) ist grundsätzlich immer die Gefahr, dass es durch Variation von Bauteileigenschaften oder ungünstiges/unsymmetrisches Layout zu (thermischen) Überlastungen einzelner FET-Bauteile oder Teilbereichen von FETs kommt.
Wenn ein Abschaltvorgang grenzwertig wäre, könnte es beispieslweise passieren, dass einzelne FETs durch beschädigte FET-Zellen einen erhöhten Leckstrom zeigen.
Zu einer Charakterisierung der Kurzschlussabschaltung eines BMS gehört also auch, dass man überprüft, ob die FETs noch hochohmig abschalten oder hilfsweise so oft testet, dass ein allmähliches "Sterben" der Schaltung ausgeschlossen werden kann.
Es macht auch einen dramatischen Unterschied, ob man einen solchen Test bei kühlem BMS oder nachdem das BMS 10 Minuten Nennstrom geliefert hat und die Bauteil-Dies möglicherweise 100°C haben, durchführt.
Das ist also alles nicht so einfach wie man denken könnte.
Das ist also alles nicht so einfach wie man denken könnte.
doch ist es
jk bms im minus und mega oder nh sicherung am kabel bei plus
fertig
was willste mehr machen? das bms zerlegen fets messen testen ausprobieren...
ein bms das per relais schaltet ist genauso unsicher wie das mit fets
wenn man den akku mit hitzebeständigen materialien baut ist das sinvoller als sich über irgendwelche schaltzustände bei fets zu beschäftigen.
im übrigen diese schaumstoff zelltrenner in den ganzen diy akku gehäusen sind nicht hitzebeständig
hitzebeständig ist das was man selbst angekokelt hat und dieses den test überlebt
Projekt 48kWh / 12kWp 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.
@stefanelo danke für das Aufzeigen weiterer Nachteile von NH Sicherungen. das bestärkt mich, sie wegzulassen. 😎
von wegen Kurzschlusserkennung bei BMS hatte ich in einem Offgrid Garage Video auch gesehen, dass wohlmöglich zwischen einem Kurzschluss und dem Aufschalten von Kondesatoren (WR) unterschieden würde. Das hiesse ja, dass die Stromflanke schon haarklein und superschnell analysiert würde...