Selbstbau-Hochvolt-Akku

@noonscoomo vielleicht haben wir alle einen Denkfehler, aber wie kann etwas galvaisch getrennt sein wenn es leitend verbunden ist.
Wenn die Verbindung so aussieht: -Pol-> 16xLFP-> BMS MosFet-> +Pol -> -Pol-> 16xLFP-> BMS MosFet-> +Pol -> usw.
Welche Spannung muss der MosFet bei 8X16 LFP dann wohl trennen.

Also ich meine irgendwo mal gesehen zu haben, dass die Akkus von E-Autos auch aus seriell verschalteten 48V-Modulen bestehen, die jeweils ein eigenständiges BMS haben. Natürlich gibt es dann noch ein Master-BMS, aber so grundsätzlich wäre zwischen dem Vorhaben hier und dem E-Auto eine große Ähnlichkeit vorhanden.

Hier im Forum gibts auch einen der das gemacht hat, aber mit entsprechenden BMS. Mit Niedervolt Technik wirds nicht klappen.

Veröffentlicht von: @lars72

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Also ich meine irgendwo mal gesehen zu haben, dass die Akkus von E-Autos auch aus seriell verschalteten 48V-Modulen bestehen, die jeweils ein eigenständiges BMS haben. Natürlich gibt es dann noch ein Master-BMS, aber so grundsätzlich wäre zwischen dem Vorhaben hier und dem E-Auto eine große Ähnlichkeit vorhanden.

Der Strom fliest bei HV nie durchs BMS wie bei den Billig BMS aus China. Es wird immer nur die Zellspannung gemessen u. die zellen Balanced.

Es gibt keine Mosfet, weil der Strom nicht durchs BMS geht. Wenn Zellen oben raus oder unten raus laufen, wird Ladegerät/WR oder beim Auto der Controller abgeregelt.

Hier das HVBMS von meine E-Motorrad.

Das sind 4 24S Platinen verbaut, wobei die Platinen aber nur 20S ausgebaut sind. Sieht man an den 4 fehlenden SMD.

Hier wird nur gemessen und Balanced, alle anderen Funktionen gehen über Canbus.

Und wenn du 16 48V Speicher in Reihe klemmst, dann bist du bei 800V. Nicht nur am Ende der Batteriekabel, sondern im gesamten Stromkreis.

Hallo

Das normale HV Batterien meist unter 1000V bleiben, liegt an der verfügbaren Spannungsfestigkeit von Widerständen, Kondensatoren und Optokopplern.

Mosfet Schalter mit geringerer Spannungsfestigkeit gibt es in solchen BMS nicht.

Die Idee, das jedes BMS nur 48 V sieht, funktioniert nur, wenn sich die Ströme gleichmäßig aufteilen. Das muss aber irgendwer sicher Stellen.

Alle meine Konstruktionen, in denen ich Funktionseinheiten spannungsmäßig in Serie geschaltet habe, haben nur funktioniert, wenn sie die Spannungsfestigkeit der maximalen Betriebsspannung hatten.

Nur passive Bauelemente geringer Spannungsfestigkeit habe ich bisher erfolgreich kaskadiert. Das geht aber auf Kosten des Wirkungsgrades durch den notwendigen parallelen Spannungsteiler. Das geht technich nur bis zu wenigen A Strom.

mit freundlichen Grüßen

Thomas

@stromsparer99 Äh, warte, nein. Nur wenn das nicht potenzialfrei ist. Also gegen eine gemeinsame Masse hättest du dann jeweils  eine Spannung von n-mal Batterie-Case-Spanung, also hinter dem ersten 48V hinter dem zweiten 96V und so fort. Aber zwischen jedem Plus und Minus eines Case hast du genau 48V.

Stell dir vor, der Stromkreis ist geschlossen und aus irgend einem Grund muss ein BMS trennen. Wie viel Volt liegen jetzt am Mosfet?

@paulmelsec Mit potenzialfrei meine ich, dass die Spannungsversorgung und die Datenübertragung des BMS nicht mit common ground verbunden ist. Sonst hättest du ein gemeinsames Potenzial gegen das dann die Spannung mit jedem weiteren Case gegen common ground um 48V erhöht. Das wäre dann ein Problem wenn einer der BMS Minus trennt aber es noch den common ground gibt.

Das habe ich schon verstanden. Du kümmerst dich um eine saubere Trennung der Schnittstelle aber nicht um ausreichende Spannungsfestigkeit beim BMS. Und nicht zu vergessen Isolation vom Gehäuse. Würde sagen bei der Spannung ist Potentialausgleich aller metallischen Teile Pflicht. Das „verursacht“ saubere Isolation der Zellen. Funkenstrecken erhöhen sich auch um Faktor 8-16. Sprich das mal mit deinem Elektromeister durch. Der wir dir das bestätigen.

Das Problem beim seriellen Verschalten von mehreren BMS mit LV-MOSFET-Schaltern ist, dass parallel an dem seriellen Stack im Zweifelsfall der HV-Zwischenkreis des WR hängt.

( 231024: Dies ist schlicht falsch, da es ignoriert, dass sich an den Spannungen der eigentlichen Batteriezellen natürlich nichts ändert. Eine korrigierte detaillierte Beschreibung weiter unten: https://www.akkudoktor.net/forum/postid/238663/ )
Wenn ein einziges BMS trennt ist das noch unkritisch.
Wenn zwei BMS trennen / getrennt haben fällt über den beiden beteilligten MOSFET-Schaltern eine Spannung von ~ "2x nominale Einzelpackspannung" ( plus transient jeglicher "induktiver Kickback") ab.

( 231024: Dies ist grundsätzlich richtig: )
Das Verhältnis der Spannungen an den beiden Schaltern ergibt sich dabei für den transienten bzw statischen Fall aus den Verhältnissen der komplexen bzw. ohmschen Widerständen der Schalter.
Wenn diese nicht immer identisch sind, bekommt ein MOSFET-Schalter eine höhere Spannung ab. Wenn Vds_max überschritten wird, geht der FET in den Avalanche-Modus, wird also quasi zur Zenerdiode.
Je nach den konkreten Verhältnissen kann das mehr oder weniger problematisch sein. ( Normalerweise gilt eigentlich die Regel, dass ein MOSFET im regulären Betrieb nicht mehr als 80% von Vds_max sehen sollte )
Sicherzustellen, dass so etwas unter allen denkbaren Umständen zuverlässig funktioniert ist die Herausforderung, die man sich nicht ohne Not antuen sollte.

Serielles Schalten von MOSFET wird in der Leistungselektronik unter dem Schlagwort Multi-Level-Topologien übrigens immer beliebter, da man dadurch wegen des geringeren Spannungs-Zeit-Produktes über den Induktivitäten kompaktere und effizientere Schaltungen erhält.
Dabei verwendet man dann aber zusätzliche Kondensatoren oder Dioden, um sicherzustellen, dass kein Einzel-FET > 80% von seinem Vds_max sieht.

@stromsparer99 

Ich vermute das hängt vom Wechselrichter ab. Sag du mir das. Wenn wir die Gleichspannungsseite des Wechselrichters als reine Ohm'sche Last betrachten und der nicht abschaltet dann liegen da bei 8 Cases 400V an. Wenn alle BMS abschalten oder der Weschselrichter abschaltet dann eher null, solange das Potenzialfrei ist. Je nachdem wie das gebaut ist.
Wenn ich dich richt verstehe sagst du also, die mosfets mögen nicht, wenn da zwischen Source und Drain 400V anliegen, auch nicht, wenn das nur sehr kurz ist, richtig? 
Also brauchen wir BMSe die nicht mit mosfets trennen sondern mit Relais. Kennst du welche?

REC, Batrium, QVCC, usw.

Ich glaube aber trotzdem nicht, dass das damit funktioniert. Du brauchst ein HV BMS.

@nimbus4 Ok danke. Damit kann ich was anfangen 🙂 Ok, also keine gute Idee. Wir brauchen also BMS die nur Messung und balancing machen und ein Relais ansteuern.

Theoretisch könntest Du die FETs der LV-BMS brücken und die Ansteuersignale der FETs konsolidieren und damit dann ein HV-Relais oder einen HV-MOSFET-Schalter  ansteuern,

Konzeptionell macht das jedes HV-BMS, das aus einzelnen Packs besteht, genau so.

Dann bliebe nur noch das Balancing  zwischen den Packs. Elegant geht das eigentlich aber nur mit Anpassungen an der Firmware der Pack-BMS.

Da ich vor einigen Jahren auch zunächst einen HV-Speicher bauen wollte, waren solche Überlegungen auch der Ausgangspunkt für die Entwicklung meines eigenen BMS.

@stromsparer99 Danke

Veröffentlicht von: @stromsparer99

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REC, Batrium, QVCC, usw.

Danke, sehr hilfreich. Die könnten dann ja tatsächlich sogar preiswerter sein. Sind ja keine Mosfets drin 🙂