Neues JK Inverter BMS defekt? Einige Zellen liegen in der Spannung komplett daneben

[fabkep]

Hallo und Frohe Ostern,

bei meinem letzten Akku aus 16 EVE LF280k (ca. 310 Ah / Grade A+ / etwa 3 Wochen in Betrieb) mit dem JK Inverter BMS (Neu) JK-PB2A16S20P HW: V15, SW: V15.34 habe ich ein Phänomen, welches nach einem Defekt im Balancer aussieht. Natürlich alles Neuteile.

Seit der Inbetriebnahme (natürlich mit vorher ausgeglichenen Zellen) habe ich zum Ende des Vollladens einen Overvoltage Alarm gehabt. Ok, immer dieselbe Zelle dachte ich mir, also erstmal einige Zyklen vollständiges Entladen und wieder Aufladen abgewartet. Es wurde nicht wirklich besser, betraf dann aber auch die ein oder andere Zelle (meist 14 und 16).

Seit drei Tagen habe ich nun ein wunderbares Interface mit ESP32 zum Abgreifen der Daten aus dem BMS im Einsatz - vielen Dank an die Entwickler.

Und hier offenbart sich, dass es ein ganz anderes Problem zu sein scheint. Der Balancer scheint einige Zellen anders zu behandeln, als den Rest.

Das Problem betrifft mehrere Zellen. Bei den rot markierten Bereichen sind es die Zellen 1, 14 und 16, sowie Zelle 8. Außer bei der blau markierten Stelle (nur Zelle 8) liegen alle absolut synchron. Das kann nur durch den Balancer genauso gesteuert werden.

Der Fehler tritt anscheinend im Floatbereich auf (zwischen 12:30 und 13:45 Uhr und später gegen 17 Uhr nochmal). Daher kommt dann vermutlich auch die Überspannung. Übrigens wird trotz korrekter VRC und VFC, sowie den zugehörigen Zeiten, das Laden nicht wirklich beendet, sondern nach Alarm immer wieder aufgenommen.

So viel zur Diagnose, welche ohne die Datenaufzeichnung gar nicht möglich wäre... Wie ist eure Meinung zu dem Thema.

Ich würde hier von einem Software-Bug ausgehen...
Auf der Herstellerseite gibt es im Moment nur die FW V15.30... ich könnte schwören, ich habe die V15.34 vor drei Wochen aber schon gesehen. Wurde die evtl. zurückgezogen?

[r-l]

@fabkep

(natürlich mit vorher ausgeglichenen Zellen)

Wie wurden die ausgeglichen?

@fabkep

Seit drei Tagen habe ich nun ein wunderbares Interface mit ESP32 zum Abgreifen der Daten aus dem BMS im Einsatz

besonder schön wäre die Grafik, wenn man den Batteriestrom ersehen könnte.

@fabkep

Seit der Inbetriebnahme

@fabkep

Seit der Inbetriebnahme

Hast du im Zuge der Inbetriebnahme die Spannungsverluste von Zelle zu Zelle direkt unter den Busbars bei etwa 10A gemessen? Sollte da größere Unteschiede sein, könnte der Balancer aktiv werden, weil er die von ihm gemessenen Spannung als SOC betrachtet. Wie sind überhaupt die Balancereinstellungen?

@fabkep

etwa 3 Wochen in Betrieb

Was wird von der Batterie versorgt? Eine Nulleinspeisung, die unmittelbar nach möglicherweise unvollständiger Aufladung Strom entnimmt, ohne Zeit zum Balancieren zu lassen?

Alles deutet ainfach nur auf schlechte Balance hin.

@fabkep

Außer bei der blau markierten Stelle (nur Zelle 8) liegen alle absolut synchron. Das kann nur durch den Balancer genauso gesteuert werden.

Bei Spannungen unterhalb 3,4V sind die Spannungen immer sehr Synchron. Es müsste schon eine SOC-Differenz von 10% vorliegen, wenn man die an der Spannung erkennen könnte. Oberhalb 3,45V rechen aber schon Bruchteile eines Prozents, um den Spannungsanstieg nicht mehr aufhalten zu können. Befasse dich eingehend mit den Lade und Entladekurven!! Du findest sie zum Beispiel unter FAQ (Frequently Asked Questions) | dbus-serialbattery

[r-l]

Für den Bereich einige Minuten vor ist etwa 10min nach 12Uhr sollte mal überprüft werden ob die Bedingungen zum balancieren gegeben waren:

[fabkep]

Auch wenns etwas gedauert hat, hier ein paar Daten zu den Fragen...

@r-l

Wie wurden die ausgeglichen?

Ich habe sie nach der Kapa-Prüfung (Laden/Entladen) wieder auf die gleiche Spannungslage gebracht - in Ruhe max 3 mV Abweichung.

@r-l

besonder schön wäre die Grafik, wenn man den Batteriestrom ersehen könnte.

Ja, ich weiß, den hatte ich zu dem Zeitpunkt noch nicht verfügbar. Daher hier nochmal was neues (Batteriestrom rot und SOC grün):

Die orange markierten Stellen zeigen ein gegenläufiges Verhalten. Im rot markierte Bereich liegen drei Zellen direkt übereinander bei 1 mV Differenzspannung.

Direkte Balancerstrom-Messungen an den Zellen mit den höchsten Us C14 und C16 zeigen bei diesen Zellen, dass der Balancer die nach oben abwandernden Zellen in einem Pulsverhältnis von etwa 1/5 (4s / 21s) mit etwa 1,9 A anfährt. Das reicht natürlich nicht, um die Zellspannung zu reduzieren.

Hier mal ein Ausschnitt mit Bal Strom:

@r-l

Hast du im Zuge der Inbetriebnahme die Spannungsverluste von Zelle zu Zelle direkt unter den Busbars bei etwa 10A gemessen?

Die Busbars habe ich jetzt mal gemessen, aber mit 30A. Das ist aussagekräftiger. Hier die errechneten Widerstände:

von	nach	U @30A [mV]	R [mOhm]
Con (inkl. MOS)	C01	14,70	0,490
C01	C02	1,10	0,037
C02	C03	1,10	0,037
C03	C04	1,10	0,037
C04	C05	1,10	0,037
C05	C06	1,10	0,037
C06	C07	1,10	0,037
C07	C08	1,50	0,050
C08	C09	0,90	0,030
C09	C10	1,13	0,040
C10	C11	1,13	0,040
C11	C12	1,30	0,043
C12	C13	1,13	0,040
C13	C14	1,18	0,043
C14	C15	1,22	0,043
C15	C16	1,22	0,043
C16	Con (inkl. Sich)	11,63	0,413

Der einzige Ausreißer C07 > C08 habe ich noch mal gereinigt. Das ist jetzt gleich mit den anderen Bars.

@r-l

Was wird von der Batterie versorgt? Eine Nulleinspeisung, die unmittelbar nach möglicherweise unvollständiger Aufladung Strom entnimmt, ohne Zeit zum Balancieren zu lassen?

Das ist eine Hausanlage mit Überschusseinspeisung.
Ich habe die Spannungs- und Balancereinstellungen bereits angepasst:
U RCV: 3,450 V
U SOC-100%: 3,440 V
U Start Balance: 3,200 V
U Bal Trigger: 7 mV

Allgemein glaube ich, dass der beworbene 2A Balancer zwar vorhanden ist, aber bei einem Tastverhältnis von 1 zu 5 keine Wirkung zeigt - das sind ja effektiv nur ca. 333 mA.
Daher gehe ich von einem Bug aus. Besonders, weil die FW im Downloadbereich "nur" noch die Version 15.30 anbietet. Ich habe aber auch eine V15.35 und V15.33.

Oder hat das BMS ein so stark begrenztes thermisches Budget im Balancer?

Was ist eure Meinung? Hat jemand Erfahrungen mit diesen Versionen, oder kann meine Beobachtungen nachvollziehen/bestätigen?

[carolus]

@fabkep

Ich habe sie nach der Kapa-Prüfung (Laden/Entladen) wieder auf die gleiche Spannungslage gebracht - in Ruhe max 3 mV

Bei welcher Spannung?

@fabkep

U Start Balance: 3,200 V
U Bal Trigger: 7 mV

Da haben wir es schon.
Du erlaubst dem Balancer, beim Entladen wegen einer Differenz von 7 mV, die durch den strom und deinen Unterschiede der Widerstände entsteht, zu "balancieren".

Setze die Startspannung auf 3,4 V, die Differenz auf 20 mV.
Und dann lade den akku und halte die spannung so lange hoch (nicht auf float absenken), bos der balancer fertig ist.

[fabkep]

Meinst Du die Ruhespannung?

Die lag aus der Verpackung heraus bei 3,2915 - 3,2925 V bei allen Zellen. Die habe ich beim Aufladen wieder hergestellt und dank guter Labornetzteile sehr gut getroffen ( bis auf 2 - 3 mV genau).
Außerdem habe ich bis zum Verbau am nächsten Tag alle Zellen nochmal für ca. 16 h parallel geschaltet.

Ist schon erstaunlich, welche Spannungsgleichheit man herstellen kann.

[carolus]

@fabkep

......dass der Balancer die nach oben abwandernden Zellen in einem Pulsverhältnis von etwa 1/5 (4s / 21s) mit etwa 1,9 A anfährt. Das reicht natürlich nicht, um die Zellspannung zu reduzieren.

Ist ja auch nicht seine aufgabe (die Spannung zu reduzieren). Er soll Ladung der batteriebabziehen bzw umschaufeln. Das tut er , du lässt ihm nur nicht genügend Zeit.

Dein Bild:

Das nenne ich den "Quirl".
Die Spannungen laufen auseinander , weil die spannungsanteile durch den Strom wegfallen, weil der Strom sinkt. Jetzt kommen die wahren Spannungen der Zellen zum Vorschein. NUR jetzt darf der Balancer beginnen zu arbeiten.

Mit dem Suchwort "quirl" findest du mindestens 5 faden hier auf dem Board, in dem Ursache und Erklärungen enthalten sind.

PS: und nein, das ist kein bug, und mit Firmware hat es nichts zu tun .

[fabkep]

@carolus

Setze die Startspannung auf 3,4 V, die Differenz auf 20 mV.
Und dann lade den akku und halte die spannung so lange hoch (nicht auf float absenken), bos der balancer fertig ist.

Das verstehe ich nicht???
Dann steht der Akku für mehrere Stunden mit Overvoltage Alarm. Das hört auch nicht auf, da immer wieder nachgeladen wird.
Die Zellen stehe dann ständig bei 3,6 V oder wo immer ich den Alarma auch hinstelle...

Das ist übrigens mit Startspannung von 3,4V und Diff 10 mV.

Wenn das gesund für die Zellen ist, dann habe ich irgendwas falsch verstanden.
Genau das Problem hat mich zu diesem Post gebracht.

[carolus]

@fabkep

Die lag aus der Verpackung heraus bei 3,2915 - 3,2925 V bei allen Zellen. Die habe ich beim Aufladen wieder hergestellt und dank guter Labornetzteile sehr gut getroffen ( bis auf 2 - 3 mV genau).
Außerdem habe ich bis zum Verbau am nächsten Tag alle Zellen nochmal für ca. 16 h parallel geschaltet.

Tja, wen die Entladekurven in dem Bereich flach sind, bedeutet gleiche Spannung leider nicht viel. Bei dir hat sich aber sowieso der Falsch laufende balancer durchgesetzt.
Kannst ja mal probeweise versuchen, diese Zellspannung beim entladen wiederzufinden. Schaffst du nicht, alle verschieden.

@fabkep

Außerdem habe ich bis zum Verbau am nächsten Tag alle Zellen nochmal für ca. 16 h parallel geschaltet.

Genauso nutzlos, aus dem gleichen Grund.

[carolus]

@fabkep

Dann steht der Akku für mehrere Stunden mit Overvoltage Alarm. Das hört auch nicht auf, da immer wieder nachgeladen wird.
Die Zellen stehe dann ständig bei 3,6 V oder wo immer ich den Alarma auch hinstelle...

Dann musst du die Ladespannung soweit runtersetzen, dass kein OV mehr kommt. Und mit dem Erfolg des Balancieren in Stufen langsam hochsetzen .

PS: man sieht bei der hellblauen kurve beteits den Erfolg des balancierens.....

[fabkep]

@carolus

Die Spannungen laufen auseinander , weil die spannungsanteile durch den Strom wegfallen, weil der Strom sinkt. Jetzt kommen die wahren Spannungen der Zellen zum Vorschein

Jetzt bin ich ganz raus. Wenn der Strom runter geht, wird der Spannungsabfall am Ri der Zellen geringer. Das kann man beim Laden hervorragend beobachten und das machen doch auch die "meisten" Zellen.

@carolus

Er soll Ladung der batteriebabziehen bzw umschaufeln. Das tut er , du lässt ihm nur nicht genügend Zeit.

Wieviel Zeit soll ich da lassen? Das Bild zeigt eine Überspannung bis die Entladung beginnt. Länger geht nicht.

[fabkep]

Ok, das verstehe ich, setze ich die max Ladespannung also mal auf 3,35 V statt auf 3,40 und schaue was passiert

[carolus]

@fabkep

Wenn der Strom runter geht, wird der Spannungsabfall am Ri der Zellen geringer. Das kann man beim Laden hervorragend beobachten und das machen doch auch die "meisten" Zellen.

Vollkommen richtig. Aber der Spannumgsabfall ist nicht bei jeder zelle gleich.

Als die zellen gleich waren, hat der strom die Spannungen "verschieden" gemacht.... Und zwar genug, dass fer balancer versucht hat, fas wegzubalancieren... So erfolgreich, das du das am Quirl siehst.

[carolus]

@fabkep

Ok, das verstehe ich, setze ich die max Ladespannung also mal auf 3,35 V statt auf 3,40 und schaue was passiert

In etwa. Schau einfach ims diagramm, nimm die Ladespannung, bei der die höchste Zelle auf... Sagen wir 3,55 V geht. Höher als 3,50, unter fer OVP.

Schau fem balancieren zu, die obere zelle geht runter, die unteren kommen hoch.
Bei.. sagen wir 3,50 (nicht unter....3,45,) der obersten zelle setzt du die Ladespannung wieder etwas höher.
Klar?

[fabkep]

[carolus]

Und jetzt siehst du, wie Akkukennlinie, ladespannung, balancereinstellung und Strom einfluss auf den lade und balancierverlauf haben.

[hopfen]

Tolle Diagramme vom Schaufelbagger
Der Quirl ist richtig lehrreich würde ich sagen.
Ich weiß ja nicht wie genau die Spannungsmessung vom BMS und Lader hier übereinstimmen, jedenfalls ist die reale Ladeschluss Spannung zu hoch denke ich. Da sollte früher gebremst werden.

[carolus]

@hopfen

vom Schaufelbagger

?? Was meinst du?

@hopfen

Der Quirl ist richtig lehrreich würde ich sagen.

Absolut.
Wenn man das verstanden hat, kann man auf alle möglichen Fehler oder Betriebsverhalten zurück schliesen.
Ist hier ein besonders schöner Fall.

Die Anlage hatte sich mit den falschen Balancereinstellungen so schön eingespielt, das alles falsch war, aber richtig aussah.... Bis auf den Quirl, der das entlarvt, aber falsch aussah...

[r-l]

@fabkep

Außerdem habe ich bis zum Verbau am nächsten Tag alle Zellen nochmal für ca. 16 h parallel geschaltet.

Schau noch mal auf die Lade-Entladekurven. Die Kurven sind deutlichvoneinander getrennt. Dazwischen liegt eine Hysterese. Die kannst du Jahrelang parallel schalten, ohne das sich was ändert.

@fabkep

Die habe ich beim Aufladen wieder hergestellt und dank guter Labornetzteile sehr gut getroffen ( bis auf 2 - 3 mV genau).

Das kann bei der Spannungslage einige Ah ausmachen. Das kann Stunden dauern bis die wegbalanciert sind

[hopfen]

Schaufelbagger = Aktiv Balancer

Hier im Quirl Diagramm sieht man schön was der anrichten kann wenn falsch behandelt.