Ich beabsichtige einen Minibagger auf Elektroantrieb umzubauen und suche dafür das richtige BMS. Dadurch ergeben sich relativ spezielle Anforderungen, ich hoffe, das Ihr mir etwas weiterhelfen könnt. Ich habe 16 MB31 Zellen von EVE.
Das muss das BMS können:
Mindestens 200A Dauerstrom
Eine Schnittstelle zu einem Arduino (mit diesem möchte ich ein kleines Userinterface umsetzen, am besten sollte hier schon etwas im Internet dazu geben, damit ich nicht alles herausfinden muss, egal ob CAN oder andere Schnittstellen) Am besten soll man damit nicht nur Werte auslesen sondern auch Einstellungen am BMS machen können.
Folgendes wäre schön:
Kompatibel mit Victron Wechselrichter, damit ich den Bagger auch als Speicher verwenden kann. Es muss also dann eine Schnittstelle für den Arduino und simultan eine für den Victron haben.
(Wasserdicht, wahrscheinlich mache ich aber selber ein Gehäuse dafür)
Idealerweise sollte es das aufsplitten des Akkus auf zwei mal 24V ermöglichen, damit man zwei leichtere Akkupakete hat, die man tragen kann. Vielleicht würden auch zwei 24V BMS in Frage kommen, aber dann bräuchte ich evtl. einen Equalizer, so wie ich das verstanden habe.
Ich habe schon gehört, dass das JK-BMS relativ ungenau sein soll. Also vielleicht eines mit weniger Drift in der Energieberechnung.
Falls ihr noch irgendwelche Anmerkungen oder Ideen habt, bin ich immer dankbar.
Wie macht man in so einem Fall am besten eine Ladestrombegrenzung? Über das BMS geht das ja denke ich nicht.
Ich habe zwar mal einen Ebike-Akku selber repariert, aber das war doch deutlich einfacher.
Die Daten aus Deiner Vorstellung passen irgendwie nicht zusammen. 5 kW Dauerleistung für mindestens 8h sind >40 kWh, wie soll das mit einem 16 kWh Akku gehen, den man auch nicht mit mehr als 8 kW belasten sollte (Spitze 10 kW im Lastenheft)?
Ich denke die Daten passen schon ganz gut zusammen, wenn man den Anwendungsfall berücksichtigt. Ein Bagger ist nicht wie ein Heizlüfter, der konstante Leistung abfordert. Ob das jetzt auf die Minute aufgeht weiß ich nicht, hängt auch vom Anwendungsfall ab (Erdbohrer, Meißel, normales Ausheben etc.). Ich denke die Maximalleistung von 10KW wird vielleicht für eine Minute gefordert, wenn der Bagger mit einem Anbaugerät arbeitet, meistens ist dies aber nicht der Fall. Wenn der Bagger sich dreht, den Arm hebt oder z.B. den Löffel schwenkt, braucht er wenig Leistung, vor allem mit einer load-sensing Hydraulik. Ich wollte nur nicht bei einem “teuren“ Projekt das BMS zu klein auswählen und deswegen dann ein paar Euro sparen. Ich dachte mir auch, das ein BMS eine kleine thermische Masse hat und deswegen vermutlich deutlich schneller heiß wird als die anderen Teile im Leistungsteil. Im Datasheet, in dem ich gelesen habe stand für die MB31 Zellen was von maximal 0,5C Dauerleistung, eine Kurzzeitleistung habe ich nicht gesehen. Sonst könnte ich das im Motorregler auf 8kw begrenzen, das wäre jetzt auch nicht so wild. Falls ich daneben liege, lasse ich mich aber gerne eines Besseren belehren.
LG
Manuel
Edit: Die Ki redet was von maximal 1C bei der MB31 für 30-60 Sekunden. Ob das jetzt stimmt kann ich nicht beurteilen…
Die Motor-Regler Kombination soll Niederspannung haben, entweder ich nehme einen mit 48V Nennspannung oder 72V. Hängt mit der Ladeschlussspannung vom Akku und der Maximalspannung des Motors zusammen.
Man kann bei so einem Bagger normalerweise ganz einfach den Dieselmotor rausbauen und austauschen, da es kein Getriebe oder so etwas gibt, sondern quasi nur den Motor, eine Wellenverbindung und dann auf der anderen Seite die Hydraulikpumpe, siehe Bild:
Bei einem einfachen Gerät wie einem Holzspalter ist das ja so, das ein Asynchronmotor direkt an das 50Hz Netz angeschlossen wird und dann einen großen Einschaltstrom hat, weil das Netz mit 50Hz dreht, der Motor aber nicht.
Der Bagger soll einen geregelten Permanent-Magnet Synchronmotor bekommen, der vom Arduino geregelt wird, deswegen gibt es keine Einschaltspitzen wie zum Beispiel beim Holzspalter.
Zum Laden:
Da bin ich mir auch unsicher. Ganz einfach wäre natürlich ein 16s 20A LFP Ladegerät, dass ich einfach mit einem Stecker an den Bagger anstecken könnte. Super wäre halt, wenn man die Akkus zu zweit entnehmen kann um sie zu laden, das würde den Bagger flexibler machen, ist aber zum jetzigen Zeitpunkt eher optional. Das Problem ist, das es sich dann um 2x8s handeln würde, die in Serie geschaltet werden müssen. Ich glaube da wären 16s2p einfacher. Die Ladezeit mit einem 1Kw lader ist natürlich nicht super. Da wäre vielleicht ein Wechselrichter von Victron wie der Multimaster glaube ich deutlich schneller.
Ja. Die “China-üblichen” Staplerbatterien haben häufig 51V 600Ah. Billige Lader 20A, bessere 30-50A. Die fest eingebauten kommen ab und an mit Kommuniation zum BMS via bt oder 485.
Ich hatte es so verstanden, daß der Minibagger eine “Batterieerweiterung” zu einer bestehenden Batterie werden solte. Geht ja auch aber so 100-150A Strombegrenzung ist mir nicht bekannt müsste man selber baun
Der Gedanke, warum der Akku zwei Einheiten Bilden sollte, war der, dass der Bagger dann auf einer Baustelle, wo kein Strom ist, stehenbleiben kann, weil die zwei Einzelakkus von zwei Personen angehoben werden können und dann woanders geladen werden kann. Einen Speicher habe ich noch nicht wirklich, nur ein Balkonkraftwerk.
Ein Grund, das Ladegerät fest zu installieren, wäre so etwas wie der Multiplus von Victron, damit könnte man so wie ich das verstanden habe nicht nur relativ schnell laden, sondern auch ein lokales Inselnetz aufbauen. Also quasi vehicle to load. Aber damit kenne ich mich leider nicht gut aus und lasse das wahrscheinlich deshalb zunächst weg. Erstmal sollte der Bagger laufen
BMS:
Die Ungenauigkeit von JK-BMS beim SOC ist hier wohl nicht so wichtig, weil der Bagger ja vermutlich nicht wie ein Hausakku im Winterbetrieb wochenlang halbleer geladen/entladen/geladen/entladen wird. Sondern er wird wohl regelmäßig voll geladen. Dann sollte das JK genau genug sein. Und das gibt es in einer 300A Version, die ich nehmen würde, wenn du mit 200A rechnest. Denn die 300A sind ja chinesische Ampere.
Victron und Steuerung durch das BMS:
Wenn ein BMS eine steuernde Funktion im Victron-System hat und dann der Akku abgesteckt wird, wird eine Fehlermeldung produziert und aus Sicherheitsgründen vieles abgeschaltet (z.B. angeschlossene Laderegler). Wenn ich mich recht erinnere, reicht es dann nicht, den Akku wieder anzuklemmen, sondern man muß die Fehler quittieren und noch ein paar andere Einstellungen händisch umstellen. Das ist nichts, was ich regelmäßig machen wollte. Ich halte daher den geplanten Wechselakku für unpraktisch. Eher geeignet wäre die Konfiguration wie in einem Boot oder Wohnmobil, wo der Akku immer eingebaut bleibt und das Boot oder Wohnmobil ab und zu vom "Landstrom" geladen wird. Das ist die Standartsituation in der Victronwelt. Dann müssten die Victronteile aber im Bagger eingebaut werden und da auch Platz finden. Mein Bauchgefühl sagt aber gerade, dass ein kleiner Verbrennungsmotor im Minibagger deutlich weniger Platz braucht als Akku+Multiplus+sonstige Elektronik. Der Bauraum könnte aus meiner Sicht das KO für das Projekt werden, also lieber vorher gut planen!
Ich denke der Akku dürfte zum Schluss, falls alle 16 Zellen in einem Gehäuse sind, rund 100kg wiegen. Da sollte man dann schon zu dritt sein, um das halbwegs sicher zu heben, denke ich. Es gibt Schwerlastauszüge, die wie eine Schublade funktionieren. Da könnte man dann den Akku zumindest aus dem Bagger selbst herausziehen, ohne sich verrenken zu müssen. Anheben muss man ihn dann natürlich händisch.
Es sollte alles zumindest Spritzwassergeschützt, bzw. das Ladegerät auch Wasserdicht sein. Ich denke das Akkugehäuse werde ich WIG schweißen, die ganzen Steckverbinder müssen natürlich auch wasserdicht sein. Vibration ist bei einem Bagger natürlich immer ein Thema, ist bestimmt besser als mit einem Verbrennungsmotor, aber das Arbeiten an sich erzeugt wahrscheinlich auch einige Vibrationen.
Bei der Batterie wichtig, aber beim Lader noch wichtiger. An deiner Stelle würde ich einen “draussenfesten” Lader nehmen der zum Einbau auf Staplern, baumaschinen gedacht ist. Kosten ab 350€, Beisiel elips, Genie
Hmm, mal angenommen, ich würde den Akku nicht regulär entnehmbar designen und ich hätte genügend Platz für einen Victron Multiplus, könnte er dann folgendes?
Den Bagger einphasig und auch schnell dreiphasig laden? (Vielleicht mit einstellbarer Ladekurve?)
Ein Lokales Inselnetz einphasig oder auch dreiphasig zum Betrieb von Zusatzgeräten bereitstellen ?(also vehicle to load)
Wäre es dann auch möglich, den Victron im Bagger einfach über einen Stecker an ein Hausnetz anzuschließen und den Bagger so als Speicher zu verwenden? Also Vehicle to home? Aber dann müsste ja noch irgendwie eine Schnittstelle zum Smartmeter bestehen…
Den Bagger einphasig und auch schnell dreiphasig laden? (Vielleicht mit einstellbarer Ladekurve?)
Mit 3 Victron Geräten hättest du 3 Phasen. Die können je nachdem welche man nimmt dann auch 3-phasig laden. Man kann, wenn man wirklich schnell Laden möchte auch entsprechende Zusatz Ladegeräte verbauen, da je nach Größe der Mutiplus diese natürlich nur einen begrenzten Ladestrom bereitstellen. z.B. 5000ender z.B. 70A was bei 52V dann ca. 3600W macht. Denke daran, dass du eine Phase nur mit maximal 4200W Schieflast belasten darfst, alles darüber muss 3-phasig sein.
Ladekurve einstellen? Man stellt da eigentlich nur die Spannung ein, die man haben möchte und fertig. Die Ladekurve erzeugt der Akku alleine, da er gegen Ende weniger Energie aufnimmt und beim Erreichen der bereitgestellten Spannung sich irgendwann eine Sättigung einstellt..
Ein Lokales Inselnetz einphasig oder auch dreiphasig zum Betrieb von Zusatzgeräten bereitstellen ?(also vehicle to load)
Das würde z.B. ein Multiplus direkt mitbringen, also Inselfähigkeit.
Wäre es dann auch möglich, den Victron im Bagger einfach über einen Stecker an ein Hausnetz anzuschließen und den Bagger so als Speicher zu verwenden? Also Vehicle to home? Aber dann müsste ja noch irgendwie eine Schnittstelle zum Smartmeter bestehen…
Theoretisch ja, praktisch nur, wenn kein anderes ESS vorhanden ist, sonst würden die sich in die Quere kommen. Man braucht natürlich eine Verbindung zu einem Smartmeter.
Aber die meisten Akkutechnologien mögen keine Kälte, sprich für den Winter sollte man eine Heitzmöglichkeit vorsehen!
Schonmal danke für die Infos! Das werde ich mir dann nochmal überlegen. Vielleicht lasse ich das dann erstmal wirklich weg um das Projekt nicht unnötig kompliziert zu machen. Drei Victrons wären auch echt schwierig zu verstauen, also müsste ich sowieso einphasig bleiben.
Wenn Du einen Motor mit 48V DCRegler verbaust, konntest Du diesen über Victron Shunt messen (DC-Last) und mit einem MultPlus 2 bidirektionales Laden ermöglichen. Zusätzlich könntest Du einen DC-Generator oder einen AC-Generator anbauen.
Wenn Netz und AC-Generator gehen sollen, wäre es anstelle des MultiPlus 2 dann ein Quattro.
Schau mal nach Victron Hybrid Generator“. Die haben einen Autokran mit 45kW umgebaut.
Für kleinere Verbraucher auf anderen Spannungen (12V,24V) gibt es von Victron DC/DC-Charger.
