AHED_BMS: Vorstellung Eigenentwicklung BMS für große 16s LFP Packs - Diskussion

3 bis 12 Stück je nach Preis und Liefermöglichlkeit, das könnte ich ruhigen Gewissens bei Bekannten einbauen (jeweils 4 Stück)

Solch einen in der zweipoligen Ausführung
Bisher noch ohne die zusätzliche Auslösemechanik, diese kommt an die neuen Akkus.

Das ist mir bekannt, der Wunsch nach einer "idealen" E-Fuse wäre als zusätzliche Sicherheitsebene die Vereinigung von schneller Schmelzsicherung und MCCB mit Fernauslösung.
Relevanter ist in meinem Aufbau mit ~10m weit abgesetztem Akku eher ein zusätzlicher Überspannungsschutz vor dem BMS.

Nichts ist geschenkt, der hypothetische Zellschutz aber verzichtbar.
Danke für den Denkanstoß!

Falls das möglich ist, würde ich vorab auch gerne eines zu spielen nehmen und ggf. dann nochmals zwei wenn ich die Akkus aufbaue.

Die Leiterplatte ist das Kühlblech für SMD Mosfet's.

Um die Temperatur zu reduzieren bei Hochstrom BMS_LH (24p/200A) gibt es zwei Denkweisen:

  1. mehr MOSFET's (als 24p in BMS_LH_V241124): Platine Dimension 145.0 mm wird mehr, Kupferstreifen wird länger, u.s.w.
  2. oder in die Breite z.B. ~4cm mehr (>= 70 µm Cu und 4 Lagen) Platinenenfläche? Also 113.0 statt 73.0 mm bei 145.0mm und nicht mehr diesen zwei Ausschnitte bei Bat+ und Load+.

Wie sehen diese zwei Denkweisen aus im Bezug auf Kosten?

Auf welchem Zeithorizont müßte das verfügbar sein, damit das für Dich Sinn macht?

Gehe ich richtig in der Annhame, dass es um 280/300 Ah Zellen, also maximal 150 A Dauerstrom gehen würde?

Das sieht für mich nach polarisierten Kontakte aus.

Verschaltest Du die dann antiseriell?

Wir scheinen eine unterschiedliche Definition von E-fuse zu haben. Für mich ist eine Kerneigenschaft, dass ein Halbleiterschalter genutzt wird und es keine Verschleißteile gibt.

Also 10 m zwischen Batterie und WR!?

Das BMS ist dann aber hoffentlich nah an der Batterie und nicht nah am WR!

Von dieser Bauform habe in der “150 A” und “200 A“ noch einige Muster, die kurzfristig verfügbar wären:

Zukünftig gefertigte HW würde aber mit größer Wahrscheinlich nur so oder so ähnlich aussehen.

Auf FW-Ebene werden bis auf weiteres aber alle Versionen weiter kompatibel bleiben ( also FW-Updates auf den aktuellen Stand bekommen ), da ich in meinen eignen Anlagen sogar noch ältere HW nutze und bei diesen Packs auch kein Update der BMS-HW plane.

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Beim weiter lesen in die WebGU_Anleitung (v190225a) wundere ich mich auf Seite 10, bei

Under/Over Voltage:

Wie soll ich assertion delay verstehen?

Es gibt z.B.

  • Vcell UV 2.8730 V
  • UV assertion delay 0.2013 s
  • Vcell UV2 2.500 V
  • UV assertion delay 5 s

Wenn die niedrigste Zellspannung UV auf 2,872 V nach 0,2013 Sekunde anspricht, denn kommt es doch niemals zu die niedrige 2,500 V, oder verstehe ich dies Falsch?
Oder ist UV2 gedacht zum steuern des Relays (also die zweite Sicherheitsstufe)?

Das mit den aufgelöteten Kupferstreifen ist bei Übergang zu größeren Fertigungslosen, die ich nicht mehr selber fertige, nicht meine favorisierte Variante. Deswegen verwende ich das in der neusten Variante nicht mehr.

Bei Strömen von >> 100 A wird es immer schwieriger den Strom mit Anstand in die Platine und dann wieder raus zu führen.

Bei meiner 200A Variante ( mit nur einem Kabelanschluss ) entfallen schon etwa 120 uOhm darauf. Dadurch dass ich im Gegensatz zu fast allen anderen Hochstrom-BMS sowohl mit Minus als auch Plus durch die Platine gehe, habe ich das sogar zweimal. ( Für meine Anlagen und damit die ursprüngliche Auslegung des BMS, waren Ströme von > 100A nie ein Thema, so das diese zusätzlichen 120 uOhm ursprünglich konzeptionell überhaupt kein Problem waren )

Wenn ich beim Pathfinder BMS versuche einen vergleichbaren Schätzwert zu erhalten, komme ich interessanter Weise mit ~ 126 uOhm auf praktisch den gleichen Wert.

Bei kühler Die-Temperatur haben die FETs beim Pathfinder selber nur ~ 200 uOhm.

Mit “Platine einfach nur länger machen und mehr FETs verbauen” kommt man da also nicht mehr effizient weiter.

Es ist nicht ohne Grund, dass BMS im Bereich 200A /300A typischerweise 2 /3 Anschlüsse pro Kontakt haben. Also quasi mehrere parallele Powerpfade nutzen, die aber wieder das Problem der gleichmäßigen Stromaufteilung nach sich ziehen.

Ich muss ganz ehrlich sagen, dass ich noch keine konsistente Argumentation gehört habe, warum man im privaten Umfeld aus einem einzelnen Akkupack dauerhaft 200A ziehen muss.

Wenn man an 48V wirklich soviel Strom benötigt würde ich dass immer über mehrere parallele Batterien realisieren.

Außerdem, wenn man dauerhaft > 10 kW Leistung benötigt, sollte man gründlich überlegen, ob 48 V wirklich die richtige Spannung dafür ist.

Bei mir stehen momentan zwei "EEL Battery Box V5" Akku Packs (230Ah / 314Ah), mindestens ein dritter 314Ah wird hinzukommen. Bei 2 Bekannten stehen noch jeweils 4 von den Boxen mit jeweils 314Ah.

Zeitrahmen unkritisch, hängt eher von Verfügbarkeit und grober Preisgestaltung ab, damit ich das kommunizieren kann.

ja so ist es 150A Dauerstrom würde reichen, spitze dürfte das BMS ja ne Schnaps mehr vertragen.
Müsste nur Protokolltechnisch mit einem Victron Cerbo GX verheiratet werden.

Mir würden zum testen also erst mal 3 Stück ausreichen, wenn das Victron Protokoll funktioniert.

Für diese Zeit muss die Fehlerschwelle kontinuierlich gerissen werden, damit der Fehler ausgelöst wird.

Zu den beiden Schwellen gehören zwei unterschiedliche HW-Funktionen. ( Komparator vs. ADC )

Eigentlich sollte die tiefere Schwelle nie erreicht werden. Wenn doch gibt es ein massives Problem. Zuküntig würde dann z.B. der fernauslösbare LSS oder eine Pyrofuse getriggert.

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Ich würde denn hier im Haus die Werte anpassen: 2,873V -> 2,000V und 2,500V -> 1,850V (laut Datenblatt Eve "Cut off the current, force the cell to stop working and lock the BMS until the technician solves the problem") und 5 -> 1 Sekunde, und Vcell SOC0: 3.000V -> 2.500V.

An der Oberseite bleibe ich lieber weg von eine CV-Ladephase. Bei Nominale Ladestrom (138A) will ich bei Erreichen von 3.65V sofort den Ladevorgang beenden. Keine Ahnung habe ich, wie ich diese Wünsch laut Nordkyn herunter rechnen soll bei Niedrige Ladeströme.

In meinem Fall ist "Capacity (nominal)" 314 Ah, und "Capacity (actual)" 335.2Ah. Trotzdem werden die Grenzen gegeben in P statt C: CP = DP = 502.4W pro Zelle (0.5P). Bei 3V also 167.5A.

Werden die (Inverter Charge/Discharge) Limitwerten die abgeleitet werden van Kapazität abgeleitet von:

  1. Capacity (nominal)
  2. Capacity (actual)

? Wie fülle ich diese Kapazitäts-Felder in meiner Situation am besten aus?

PS 200A dauerhaft brauche ich nicht, doch so um 157A (138~168A) für 2 Stunden bleibt der Wunsch für einen Batteriekapazitätstest.

Das kannst Du zwar machen, ich würde Dir aber eindringlich davon abraten.

Du gewinnst dadurch praktisch nichts, riskierst aber eine Tiefentladung der Zellen.

Mein BMS schaltet sich im Moment bei UV nicht automatisch in einen tiefen Schlafzustand.

( Die neueste HW ist darauf vorbereitet das optional zu ermöglichen. Dann nur noch ~ 1 uA )

Wenn das Display an ist, werden im Zweifelsfall dann weiter 10 mA aus den Zellen gezogen.

Bei 2.8 V hat man soviel Reserve, dass da auch in ein paar Tagen nichts Schlimmes passieren kann, bei 2.5 V sieht das schon deutlich anders aus.

Bei den Zykeltests der Hersteller werden die Zellen zwar bis 2.5 V entladen, dann aber nicht für viele Stunden bei einem solch niedrigen SOC stehen gelassen. In einer ESS Anwendung sollte man die Zellen nicht Abends bis auf 2.5 V runter entladen.

Das würde ich nicht tun, weil es dann keinerlei Filterung mehr gibt. 5 ist der Default-Wert, den TI empfiehlt.

Das sollte unter keinen Umständen gemacht werden. Die “SOC0”-Schwelle muss deutlich über der UV-Schwelle liegen. Eigentlich ist das inzwischen auch keine “SOC0”-Schwelle mehr, sondern eine “SOCx”-Schwelle, wobei x im Moment 2% ist und zukünftig konfigurierbar, damit die vom BMS ermittelte/angezeigte Kapazität bei Bedarf der “Definition der Datenblattkapazität” angeglichen werden kann und außerdem negative SOC-Werte im normalen Betrieb vermieden werden.

Die Idee dabei ist, eine kontinuierliche Kapazitätsüberwachung zu ermöglichen, die in einer typischen Anwendung unproblematisch handhabbar ist ( kein unnötigen Stress für die Zellen ) und trotzdem Werte liefert, die mit denen der Standard-Hersteller-Zyklen gut vergleichbar ist.

“nominal capacity” sollte in der WebGUI manuell auf 314 Ah gesetzt werden, “actual capacity” würde ich das BMS beim ersten vollständigen Entladen nach dem Top-Balancing selber bestimmen lassen.

Dass bis dahin SOC-Werte >> 100% und << 0% angezeigt werden könnten, einfach ignorieren.

Noch mal die eindringliche Bitte: Bitte laß für die Inbetriebnahme nach Möglichkeit alle Einstellungen auf den Default werden. Wenn der Pack dann grundsätzlich plausibel läuft und es gibt konkrete Gründe Parameter anzupassen, kann man das gerne machen.

Was versprichst Du Dir von einem Test bei 0.5 P gegenüber z.B. ~ 100A ?

Der Messfehler dürfte tendenziell sowieso größer sein als der determinitische Einfluss des Zellverhaltens.

Ich würde die Kapazität unter solchen Bedingungen bestimmen, die man bequem in der normalen Anwendung erzielen kann. Über das Altern des Packs ist ja die relative Veränderung und weniger der Vergleich mit irgendeinem fremden Referenzwert interessant.

Ja, neben der doppelten Löschkammer habe ich damit auch noch den Vorteil einer kompakteren Leitungsführung.

Und dass Halbleiter schneller sind als jedes thermische, oder mechanische Schaltelement. Soweit liegen wir mit unserer Definition nicht auseinander.

Sicher, die BMS werden werden max. 20cm von den Zellen entfernt und an der Front des Tragrahmens montiert sein.
Die Leitungslänge ist auch nur eine Krücke, weil das verlegte Kabuflex Rohr nur einen Innendurchmesser von 65mm hat. Da kann ich den Wechselrichter leider nicht mit auslagern.
H01N2-D in 120mm², Ethernet und eine Steuerleitung passen da jedoch noch durch.

Vor dem nächsten Herbst werde ich die BMS auf keinen Fall final verbauen können, der Zugangsschacht zum Raum in dem das Leerrohr endet ist noch mit Baumaterial verstellt, welches erst verarbeitet werden muss. Ich habe hier also keine Eile und einen fortgeschrittenen Stand könnte ich dann in die Mechanik integrieren. Die Kupferschienen werde ich abkanten, da möchte ich mir die doppelte Arbeit sparen. Falls du davon dann einmal ein 3D-Modell hast, würde ich mich darüber freuen.

Vorab möchte ich es in meine Überwachung und Steuerung integrieren.
Hierfür sind für mich überwiegend die Schnittstellen interessant und ich würde nur einen Dummy mit 20Ah Rundzellen aufbauen um das portabel zu halten. Da kann ich also deine alte Hardware in der "was grad so rum liegt" Ausführung verwenden.

Hast du schon eine wie auch immer geartete Dokumentation der Schnittstellen und Protokolle? Ich bin hier nicht sonderlich anspruchsvoll.

Diese Info ist eine Ergänzung für die Anleitung.

:+1: für die tiefen Schlafzustand Zusatz, das finde ich eine Verbesserung. Ohne tiefen Schlafzustand will ich ein BMS nicht in ein mobiler Batterie verbauen. Dies ändert meinen Plan. Die Heim-Batterie wird nun zuerst gebaut.

Gute Infos für die Anleitung, oder read-only.

Leere ich dieses "Capacity (actual)" Feld?

Das werde ich tun.

Die Messfehler eines Zes Zimmer LMG95 ist ziemlich niedrig... (DC: 0,02% + 0,06%; 100Hz: 0,015% + 0,03%).

Eigentlich will ich das Display schalten über ein Taste, die gedrückt gehalten werden muss, um dauerhaft die 10mA zu sparen.

UV Wünsch: einen Summer (anschließen können) die einen irritierenden Ton abgibt, immer nerviger bis die tiefen Schlafzustand erreicht wird.

Z.B. 1 Piepton bei 5, 4, 3, 2%, doppel-Piepton bei 1.0, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6%, drie-mal-Piepton bei 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1%, kontinuierlich mit Pausen unter 0%, kontinuierlich mit wenig Pausen unter 2.0V.

Hier bin ich zufällig noch über eine interessante Applikation zum Thema Abschalten von Kurzschlüssen, vorladen von Elkos mit parallelen Mosfets gestolpert. Falls sie nicht sowieso schon bekannt ist und ich sie nicht mehr finde poste ich diese mal hier.

slyt863.pdf (701,4 KB)

vielleicht solltest du die maße der montagelöcher und polpositionen vom jk bms übernehmen dann würden sich evtl mehr käufer finden, da die jk akkugehäuse ja zu hauf verfügbar sind.
vielleicht kannst du sogar die frontplatine mit den leds und comports vom jk übernehmen.

das jk inverter bms hat meiner meinung nach seplos und co deutlich in den stückzahlen überholt
(gefühlt nach angebot und nachfrage) kann ich aber nicht mit zahlen belegen.
hauptsächlich wegen preis/leistung und wenn jemand seine akkugehäuse upgraden will weil der nicht mehr zufrieden mit dem jk ist, dann einfach eins zu eins austauschen und fertig.

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Wie sähe den Deine Wunsch-E-Fuse aus, bzw. was wären deren Eigenschaften?

Bei 48 V BMS ist das Pylontech-Protokoll über CAN der Quasi-Standard. Das ist zwar vorwiegend für die Kommunikation zum WR gedacht, da kann man die Daten aber auch zusätzlich mitlesen.

Bei parallelen Packs kommt man dann aber zunächst mal nur an die aggregierten Daten dran.

Da bei meinem BMS die Kommunikation zwischen Master und Slaves auch über denselben CAN-Bus läuft, sind die Daten der Slaves grundsätzlich auch zugänglich .

In den nächsten Wochen werde ich dazu ein Python Script erstellen, dass die Daten decodiert und nach MQTT umsetzt. Wäre das eine Option für Dich?

Das Display schaltet sich normalerweise nach ~ 3 Minuten aus, wenn weder eine Taste noch der Touchscreen gedrückt wurde. Dann liegt die Stromaufnahme des BMS noch bei ~ 4 mA. Ich habe hier eine 280 Ah Zelle die ~ 2.5 mA Selbstentladung hat. Die Stromaufnahme des BMS ist also nicht wesentlich größer, als das, was man als Selbstentladung von großen LFP Zellen sowieso erwarten muss. Wenn man bei einer 280 Ah 1% der Kapazität reserviert, also bei ~ 2.8 V abschaltet, hat man dann noch etwa 20 Tage Zeit, bevor die Stromaufnahme des BMS droht, dass BMS tiefzuentladen. Für die meisten privaten Anwendungsfälle dürfte das bereits völlig unkritisch sein.

Ich glaube, ich hatte nicht verstanden, was Du vorhattest. Ein BMS ist typischwerweise aus Kostengründen nur auf relative und nicht absolute Genauigkeit optimiert. Deswegen hätte man z.B. eher schlechte Karten mit einer Kapazitätsmessung durch das BMS eine Zelle wegen Minderkapazität zu reklamieren. Wenn Du natürlich mit externem Equipment arbeitest, sieht die Sache anders aus. Für einen solchen Test kann man natürlich dann auch die UV-Schwelle des BMS temporär runtersetzten. Das mache ich hier beim Entwicklen auch regelmäßig. Für den regulären Einsatz sollte man dann aber wieder zu konservativeren Werten zurückgehen.

An Vergleichsmessungen zwischen den Werten des BMS und des “Zes Zimmer LMG95“ wäre ich übrigens auch interessiert

Der Summer ist in der Display-Einheit bereits verbaut. ( Wenn man auf dem Start-Bildschirm in den unteren linken Quadranten klickt, kann man den Summer an/aus toggeln )

Ich wollte zukünftig einbauen, dass der Nutzer für die unterschiedlichen Fehler selber festlegen kann, ob der Summer angeht.

Verschiedene Pieptöne habe ich bis jetzt aber nicht vorgesehen.

Bei aktivem Summer erhöht sich der Stromverbrauch allerdings um ~ 10 mA, so dass man bei UV tendenziell vorsichtig mit der Summerverwendung sein sollte.

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Strategisch wäre das sicherlich eine gute Idee.

Im Grunde müßte man dann aber auch auf das Schalten im Plus-Pfad verzichten, denn solange Minus und Plus durch mein BMS geführt werden, ist ein 1:1 Tausch sowieso nicht möglich.

Das wäre dann aber praktisch ein neues BMS-Design.

ja du machst einfach den minus wo jk den minus hat und für plus muss der welcher umbaut eben ne neue busbar anfertigen.
muss man aber auch so kommunizieren nicht das die leute denken es schaltet minus.

oder mach wenigstens die montagelöcher dem jk bms entsprechend, das wäre schon mal ein anfang.

wär doch klasse wenn dein bms mal etwas bekanntheit erlangt, das man dann sagen kann ja kannst es doch anstelle des jk mit etwas aufwand einbauen.

kommt drauf an ob du überhaupt dich dafür entscheidest es an privatleute zu verkaufen, da hängt ja noch ein ganzer rattenschwanz an reklamationen wegen falschem einbau dran...

am besten wäre wohl ne zusammenarbeit zb mit nkon aber die haben schon nen speicher mit seplos bms angekündigt. seplos ist so ziemlich das schlechteste bms was die software angeht und das schlimmste ist die leute bei seplos sind lernresistent

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Idee: Auf die weiße Platine zwischen "Bat+" und "Load+" (wie man auch bei Victron Inverter seht) das Elektrische "eFuse" in Serie mit "eSwitch" Schaltsymbol Drucken, und in der Minus-Pfad eine Linie zwischen "Bat-" und "Load-".

Ist notiert.

Nach meiner Meinung ist im allgemein zu viel Fokus auf Tiefentladen und zu wenig auf Höhe Spannung. Ein Eve Datenblatt schreibt die Grenzen als:

  • am Obenseite: 3.65, 3.70, 3.75 und 3.80V als kritische Obergrenze: Delta-V = 0.15V
  • am Unterseite: 2.50, 2.00, 1.90 und 1.85V als kritische Untergrenze: Delta-V = 0.65V

Seit die Datenblattern von C auf P-Raten umgestellt sein und bei die P-Raten verzichten auf CV-Ladephase (weniger Zeit auf 3.65V) gehen die Zyklenzahlen Hochwerts und :

  • LF280: C-Rate 3.5K bei 80% SoH
  • LF280K: C-Rate 6K bei 80% SoH, EoL < 70% SoH
  • LF280K V3: P-Rate 8K bei 70% SoH, EoL < 60% SoH
  • MB31: P-Rate 8K bei 70% SoH
  • MB56: P-Rate 8K bei 70% SoH

Es kann auch sein dass die Zyklenzahlen Hochwerts gehen weil die Hersteller SoH tiefer setzen, und das verzichten auf CV-Ladephase wenig Einfluss hat auf den Zyklenzahl, sondern das die Herstellen mehr Zyklen testen können im gleicher Zeitraum. Dennoch sehe ich einen Sicherheitsvorteil darin, die Zeit zu verkürzen, in der die Zelle im hohen (3,37)~3,65 V Bereich ist. Seitdem trauen sich die Hersteller, die Zellen noch bei 60 bis 70 % SoH zu betreiben. (3.80-3.37=0.43V)