Steckverbinder

Nachdem der Frontplatten Thread schon recht unübersichtlich geworden ist, mache ich hier einen neuen Thread für die Steckverbinder auf.

Das Thema ist aufgrund der Diskussion Anderson gegen Harting aufgekommen. Letztere werden mitunter vom Batteriehersteller Commeo an ihren Produkten eingsetzt.

Hier die Ausgangssituation als Link

Zwischenzeitlich habe ich einen Harting Stecker mit Modulen 2x100 Amp, 1x200 Amp, 9 pol Sub-D und RJ45 bestückt vorliegen. 300 Amp ebenfalls was ich aber wegen Mängeln und Kosten dazu nicht weiter betrachte. Im PDF von Commeo ist übrigens die 300 Amp Version mit fingersicherem Berührungsschutz abgebildet, aber die Bestellnummer für die 200 Amp. Version benannt. Die gesamte Steckerkonstruktion ist weit entwickelt, gut produziert und ziemlich gebührenpflichtig. Trotzdem hat sie an vielen Stellen unübersehbare Kompromisse. Aus diesen versuche ich bei einer eigenen Konstruktion auf Anderson Basis zu lernen.

Hochauflösende Fotos der preislich etwas günstigeren italienischen ILME Plagiate im gesteckten und ungesteckten Zustand.
Von links nach rechts:
RJ45, 9 Pol Sub-D, 200 Amp, 2x100 Amp

Die RJ45 und Sub-D sind handelsüblich, passen dafür nicht wirklich gut. Es gibt von Harting ziemlich teure Patchkabel und auch Sub-D welche besser passen. Die Sub-D stehen an der Schmalseite jeweils etwa 0,5mm über weil die Abmessungen vom schweren DIN System zu den Sub-D nicht abgestimmt sind. Man kann sie abfeilen oder es klemmt beim Einbauen (nicht Stecken) eben etwas. Ähnlich ist es bei den RJ45 Patchkabel. Am sieht am männlichen Teil, daß der Rahmen vom Verkanten bereits etwas ramponiert ist.

Das Flanschgehäuse zeigt die 100 Amp in Crimp Version, die 200 Amp ist zum Anschrauben von einem Rohrkabelschuh. Dieses Ausführung passt aber nicht in das bewegliche Gehäuse.

Von der Zentralverriegelung bin ich auch etwas enttäuscht. Die Kurve greift beim Ausstecken nur etwa 30 Grad kraftschlüssig ein. Das entspricht etwa der Glanzstelle im Foto. Bei gleichmässiger Kontaktbestückung verkantet sich der Stecker dabei, so daß man trotzdem kein automatisches oder einhändiges Ausstecken realisieren kann. Ich habe deshalb an der Stelle die RJ45 und Sub-D bestückt. Mit kleinen Kräften in der Ecke funktioniert auch der Zentralverriegelungshebel wie vorgesehen.

Die schwimmend gelagerten Andockrahmen (ohne Foto) sind auch enttäuschend. Sie sind zwar aus V4A gestanzt und gedreht, haben aber unötigerweise scharfkantige Zentrierbolzen. Bei Andockversuchen mti Winkelfehlern verkanten sich diese deshalb rasch. Die Anderson selbst haben vorne an der Kontakteinführung überall Formschrägen welche den Job der Zentrierung vermutlich genauso gut erledigen.



Soll ich die Beiträge, die sich rein ums Gehäuse drehen, mal in einen eigenen Thread auslagern?

Ich würde es mir tendenziell nicht antuen, die CAN-Verkabelung hinten gemeinsam mit dem Power-Anschluss in Richtung Sammelschiene zu führen. Das verursacht massiven Aufwand/Kosten ohne gravierende Vorteile.
Wenn man z.B. 16 Pack zu einer virtuellen Batterie zusammenführt, benötigt man 15 kurze Patchkabel zwischen den Packs ( die würden mich vorne überhaupt nicht stören ) und nur ein längeres Kabel zum WR oder Next-Level-Aggregator, das potentiell von vorne nach hinten geführt werden muss.
Dass man dann, wenn ein Pack gezogen werden soll, vorne zunächst manuell zwei Patchkabel aussteckt( und mit einer Kupplung brückt, oder durch ein längeres ersetzt ) finde ich vor der Hintergrund, dass das im Regelbetrieb nie notwendig sein sollte, akzeptabel.

Die Rückwand besteht ja vorwiegend aus den Steckern. Dafür haben wir ja hier dann bereits einen Thread. Für das Gehäuse zwischen Front und Rückwand wäre in der Tat ein eigener Thread übersichtlicher obwohl sie viele Aspekte überschneiden. Das grobe Konzept vom Gehäuse sollte zwischenzeitlich ja bekannt sein wenngleich es mühsam ist das in all den Beträgen zusammenzuklauben. Ansonsten überschneiden sich auf viele Themen.

Die Diskussion zur Frontplatte wird mir übrigens in der Kategorieübesicht überhaupt nicht mehr angezeigt. Ich erreiche sie nur noch über einen eigenen Link. Entweder bin ich blind, oder ist es ein Problem von Discourse.

Bevor irgendwelche Muster bestellt werden können, müssen noch jede Menge Details ausgearbeitet werden. Vermutlich werde ich irgendwann eine Doku mit dem Texteditor anfangen welche dann als PDF eingesehen werden kann. Das Forum ist da an manchen Stellen etwas mühsam. Oder man legt das ganze Zeugs dann auf Gitlab ab wo auch die Versionen automatisch ordentlich verfolgt werden könnnen. Github ist ja verpönt seit es Micro$oft gehört. Letztendlich könnte ein Gehäuse ja auch für die JK Gemeinde interessant sein da es grundsätzlich nicht unbedingt von der BMS Platine abhängt wenngleich es nützlich ist dass diese ungestreift reinpasst.

CAN vorne oder hinten, auf RJ45 oder Sub-D kommt eben immer drauf an. Zum Beispiel ob der Aufbau mit oder ohne Display ist oder ob das Gestell fahrbar oder das Regal fest aufgestellt ist usw. Da halte ich von Gehäuse her einfach mal alle Möglichkeiten offen. Ausser etwas Diskussionen im Vorfeld die der Sache ohnehin nützen kostet ein Loch im Blech schliesslich fasst nix.

Bei mir wird der Thread völlig normal in der Liste angezeigt.

Da stimme ich natürlich völlig zu.
Wenn man sich mit überschaubarem Aufwand zusätzliche Optionen offen halten kann, sollte man das tun.

Beim großen SB350 macht momentan die Bautiefe zu schaffen. Ein Steckerpäärchen mit einer Zugentlastung hat 210mm Länge! Davon versuche ich 70mm hinter der Rückwand zu verstecken. Der Platz ist dort deshalb so groß weil das die Länge der Feder belegt. Ein 70mmq Kabel hat etwa 16mm Durchmesser. Beim sportlich 3-fachen Biegeradius am Steckerausgang wären das noch mal 5cm wovon 3 fehlen. 2x35mmq könnte man kleiner biegen aber dann fehlt trotzdem noch was. Würde man den Stecker soweit hinten rausstehen lassen, dann würde der Stecker hinten um 170mm rausstehen. Mit dem ohnehin tiefen Regal müsste man dann wenigstens weitere 25cm von der Wand wegbleiben.

Befestigt man die SB350 an der Rückwand senkrecht, würde der zweite Stecker die Grifföffnung komplett verdecken und Zugentlastung und Kabelradius noch über die Bauhöhe hinausschauen. Das kommt dann mit dem darüberliegenden Stockwerk in die Quere. Allerdings braucht man den hinteren Griff ja auch nur im ausgesteckten Zustand zum tragen.

  1. man könnte eine schräge Anordnung für dieses Biest probieren

  2. Die 200 Amp Version hat eine Kabelpeitsche mit dem Stecker an der Wand.Für den SB350 gibt es Kontakte mit Gewinde welche man direkt auf die Sammelschiene schrauben kann. Ist aber Zollgewinde und ich müsste schauen ob irgendwas zum Sammelschieneabstand von Rittal passt.

  3. Ähnlich wie die NH Sicherung vorne die Frontplatten brückt, könnten man die beiden Stecker hinten ein Rückwandpaar überlappen lassen.

Beiliegend noch ein paar Fotos aus meinem Restekeller. Die schrägen CEE Dosen sollen mal als Vorbild dienen. Mennekes hat 15 Grad, andere haben 20 Grad. Je eine Ausführung von der Senkrechten und von der Waagrechten abweichend. Vermutlich liegt das Ideal für Anderson irgendwo bei 30-45 Grad von der Senkrechten.

Man sieht eine 32 Amp und eine 128 Amp CEE Dose. Die Kontaktstifte sind am PE nach Norm jeweils 2mm stärker obwohl dort kein Strom fliesst. Durchmesser 5/7mm 32 Amp, 11/13mm bei 128 Amp. mit jeweils großflächig anliegenden Kontaktflächen weil der Winkelausgleich bereits vom langen CEE Gehäuse besorgt wird. Harting spezifiziert 9,5mm Kontaktdurchmesser für 200 und 300 Amp. Weil die kurzen Gehäuse bzw fehlende Flansche den Winkel nicht ausgleichen können, ist die Kontaktfläche auch nur tangential/ringförmig anliegend.

Bei hohen Strömen ist das vermutlich ein Kriterium zumal DC normalerweise deutlich kleiner als AC spezifiziert ist. Hat irgendwo mal ein Lichtbogen angefangen, geht der nicht mehr aus und alles drumrum brennt ab.

Nebenbei: Die neuen Brandschutzschalter erkennen ja die Lichtbogen an hochfrequentem Strom. Welche Abstastrate ist dazu erforderlich? Im Restekeller habe ich nämlich nicht nur die CEE Dosen gefunden, sondern auch einen unlängst ausgetauschen 3x32 Amp LS Schalter des vermeintlich seriösen deutschen Herstellers Hager. Dieser war hinter einem 40 Amp FI welcher bis heute völlig unbeschädigt arbeitet. Der Schaden ist aufgetaucht, als bei Revision der Ölheizung zwei "Öfeli" in Betrieb waren. Wohlgemerkt an der Kontkatfläche und nicht wegen einer nachlässig angezogenen Fahrstuhlklemme.



Wenn wir hier von > 10 kW pro Akkupack und damit in Anlagen mit Dutzenden Packs von > 100 kW reden, sollte man meines Erachtens über HV-Batterien, also das serielle Verschalten von Packs, nachdenken.
Der Aufwand/ die Kosten die angefangen beim Einsammeln der mehreren 1000 A bis hin zur DC/DC Wandlung im WR auf dann sowieso 400 - 1000 Vdc entstehen werden meiner Einschätzung nach so gravierend, dass das nicht mehr zu rechtfertigen ist. Wer Anlagen solcher Größe plant/aufbaut, der muss auch mit DC Spannungen > 60 V umgehen können.

Ich denke es wäre sinnvoll beim Chassis einen Erdungsanschluss vorzusehen und zwischen Leitern mit Batteriepotential und Chassis > 6mm Abstand vorzusehen, so dass die Batterien grundsätzlich auch mit Netzpotential verbunden sein könnten.

Richtig, 200A entspricht einem direkt angeschlossenen MP2-10k. Beim verbreiteten MP2-5k gibt es diesen Strom immerhin als kurzzeitige Spitzenlast bei Anlaufvorgängen wo dann die Spannung auch nicht einbrechen soll. Die Vorgabe von 200A kommt vermutlich vor allem vom JK welches angibt diesen Strom ebenfalls zu können. Ob die Entladerate von 200/280=0,7C für eine Batterie so toll ist, sei mal dahingestellt. Empfehlenswert finde ich das auch nicht. Die Leute kaufen das vielleicht weil sie meinen 200A wären besser.

Meiner Erfahrung nach sind Summenströme von etwa 600 Amp noch gut mit handelsüblichen 30x10 Sammelschienen beherrschbar. Mit einer korrekten Anordnung kriegt man das auch bei größeren Anlagen hin indem man Quellen und Senken auf den Sammelschienen abwechselt und diese ausser dem Strom von einer Quelle zur benachbarten Senken nur noch Ausgleichsströme übernehmen müssen. Ströme über 1000A treten daher auch bei großen Anlagen an keiner Stelle auf.

Ein PE Anschluss habe ich vorgesehen. Allerdings nicht im gleichen Querschnitt wie das Stromkabel sondern nur zur Vermeidung von statischen Aufladungen bzw. zur Abführung derselben.

Ein HV Design ist noch mal eine ganz andere Kategorie. 6mm Luftstrecke dürften wir aber eigentlich ohnehin überall haben. Aber die Anderson Stecker sind nicht wirklich fingersicher. Die Isolierung von H01N2 ist nur bis 100V zugelassen usw. Da können wir dann diskutieren wenn du eine HV Platine hast. Es würde soviel Kompromisse geben und die Sache soweit verteuern, als wenn man ein HV-BMS für 16s nutzt. Die Commeos mit ihren Hartings können das dann dafür auch aber ich möchte noch nicht mal fragen was die kosten geschweige bezahlen.

Die ist für die Auslegung von Steckern und Kabeln aber kaum von Bedeutung.
Für 1 ms jage ich auch 1000 A über 16mm²

Das könnte schneller kommen, als Du denkst.
Sobald die CAN-Schnittstelle eine galvanische Trennung bekommt und ein FW-Update auch über CAN möglich ist, so dass im Betrieb USB überhaupt nicht mehr benötigt wird, kann man Shunt und Steuerplatine praktisch auf beliebigem Potential betreiben.
Eine kleine Adapterschaltung, um statt des MOSFET-Schalters ein großes Relais anzusteuern, gibt es auch bereits.
Wenn der WR sicher stellt, dass bei Unterbrechen einer Batterieladung durch das BMS die Spannung am Batterieport des WR um weniger als ~ 40 V ansteigt, kann man sogar den 100 V MOSFET-Schalter ( um einen "Überbrückungs-FET" ergänzt ) weiterverwenden und ein HV-Relais nur als "Not-Aus" ergänzen. Dann kann der serielle Stack sogar weiterbetrieben werden, wenn einzelne Packs abgeschaltet sind.

Der einzige Grund, warum es das noch nicht als einsatzbereite Schaltung gibt, ist, dass ich selber dafür keine konkrete Verwendung mehr habe und ich mich dagegen streube HV-Komponenten an "Elektrotechnik-Laien" abzugeben. Wenn es da zu Unfällen kommt, möchte ich mich nicht vor einem Richter rechtfertigen müssen.

Die Anlagen, die Du hier vor Augen hast, sind ja eindeutig kommerzieller/gewerblicher Art, so dass man davon ausgehen kann, dass dort Menschen mit entsprechender Ausbildung die Planung und Umsetzung übernehmen.

Die massiven Einsparungen in der Verkabelung und am WR sind gegenüber dem relativ geringen Mehraufwand beim BMS so gravierend, dass man bei großen Anlagen, bei denen nicht auf bereits vorhandenes Material Rücksicht genommen werden muss, unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten eigentlich keine wirkliche Wahl hat.

Das Einzige was ich dazu momentan tun kann, ist das Harting Format alternativ vorzusehen. Dazu müsste man dann aber den Anderson Stecker aus der Mitte rücken damit es Platz gibt. Wegen der Schutzart natürlich die freien Öffnungen verschliessen. Die offenen Tragegriffe stören da auch. Ob das reicht ist unklar.

Die bekannten HV Gehäuse sind ja meist aus PU zum begrenzten Stapeln. Typischerweise für Heimanwendungen auch mit deutlich kleineren Zellen als 280Ah. Die sind im DIY aber das Maß der Dinge.

Der Stecker dazu wären unspektakulär. eHZ sind sowieso auf 30kVA beschränkt wonach anzunehmen ist, daß es im Haushalt keine größeren Leistungen gibt. Zweipoliger Einsatz 40Amp/1000 V ergibt auch bei 800V*40A bereits 32kW. Das entspräche 16 Stück 16s Batterien im Maximalausbau mit 230kWh was auch noch an einem CAN Bus funktioniert. Selbst die Hälfte reicht bei 400 Volt noch zum eiligen Umladen in einen Autoakku.

Am besten dazu einen einzelnen HV Thread. Es reicht mir schon daß ich 3 verschiedene Anderson Größen und zwei verschiedene Platinengrößen unterbringen möchte. Für HV Fall wäre in jedem Fall auch ein zusätzliches Controllergehäuse erforderlich welcher den Schütz enthält und auch die Aggregation und Kommunikation zu den WR machen kann. Siehe Pylontech H32148 &Co. Warten wir mal ab bis Victron mit seinem HV Rack Design rauskommt. Derzeit gibt es noch nicht mal PDF Bechreibungen davon obwohl sie das Gerät schon seit 2 Jahren auf der Messe zeigen.

Die großen Anderson Stecker SB350 sind gekommen. Die kleinen SB50 lassen noch auf sich warten. 70mmq H01N2 kann man mit Adernendhülse als Ausgleich und einem 70mmq Werkzeug crimpen. Es war diesmal auch nicht schwierig rauszufinden woher die ganzen APP Plagiate in China herkommen. Es ist AITM aus Guangdong. Ich habe mal ein Jahr in Guangzhou gewohnt und gearbeitet. Neben Anderson haben sie auch Schaltbau REMA-Lipprandt als "European Plug" und Plagiate der Amphenol Surlok als "EnergyStorageConnector" im Programm. Sie machen auch das gesamte Steckerprogramm welches Conrad unter dem eigenen Label "Tru Components" den Leuten andreht. Wenn man direkt bestellt, kriegt man sie vermutlich auch gleich konfektioniert gecrimpt. So langsam verstehe ich den Frust des Anderson Vertreters der auf meine Anfrage gar nicht mehr reagiert hat.

Die Steckkräfte der SB350 sind nicht wesentlich höher als die der SB175. Ähnlich wie bei Supermagneten muß man aber aufpassen, daß man sich die Finger nicht einklemmt. Die letzten Millimeter werden aufgrund der hohen Federkräfte selbst eingezogen.

Was mir noch aufgefallen ist: Anderson hat die Kontakte in allen Größen auch als "Busbar" Ausführung zur direkten Befestigung mit Gewinde auf der Leiterplatte.

Wenn man sich mit der Leiterplatte an den Rasterabstand der Anderson Gehäuse hält, könnte man sich die Verdrahtung zwischen Platine und Steckverbinder einschliesslich Ringkabelschuhe und deren Übergangswiderstand komplett sparen. Sozusagen näherungsweise Shunt und Mosfet Platine ins Steckergehäuse verlegen. Schaut man aber die Verkaufspreise an, so kann man sich dafür gut 10 Stück selbst aus Vollmaterial drehen. Dann auch gleich mit metrischem Gewinde als Adapter unter Verwendung der ohnehin gelieferten Kontakte als vorderes Ende. Durchmesser passend zum Einpressen evlt. noch verlöten.

Von einer starren mechanischen Kopplung der Leiterkarte an Steckkontakte ( mit solchem Hebelarm ) bin ich nicht wirklich begeistert.
Auch eine dauerhafte Festlegung der Position der Kabelabgänge am BMS fände ich zum jetzigen Zeitpunkt ungünstig. Ich werde perspektivisch z.B. sehr wahrscheinlich auf das TOLL Gehäuse für die FETs wechseln (müssen), was die Form des BMS zwangsläufig noch einmal etwas verändern wird.

Hinsichtlich einer Kostenoptimierung bei sehr großen Stückzahlen könnte so etwas aber irgendwann noch einmal relevant werden.

Jetzt doch wieder eine Unsicherheit bei den Zellverbindern. Ich habe angefangen meine Envision Zellen zu vermessen und mit den Innenwiderständen gleich mal verschiedentlich Faktor 10 danebengelegen.

Grund sind die Materialien der Zellpole. Es ist ein Aluminiumkörper mit vernickelter M6 Stahlschraube. Vermutlich wird der Schraubenkopf mit dem Alu verpresst und das Alu dann auf den Pol mit Laser aufgeschweisst?

Misst man unten am Alu, hat man natürlich einen viel besseren Wert als oben auf der vernickelten Stahlschraube. Soweit klar, aber jetzt kommen die mitgelieferten Zellverbinder in vernickeltem Kupfer. Hauptsächlich düfte der Stromübergang auf der Kontaktfläche des runden Alupols stattfinden. Alu und Kupfer oder auch vernickeltes Kupfer vertragen sich aber gar nicht, weshalb verschiedene Leute hier ja die Kontaktpasten oder auch Cupal Unterlagscheiben verwenden.

Nun habe ich das neueste Video von Andy gesehen, wo er gemeint hat daß er seine Alu Zellverbinder gegen teurere aus Kupfer austauschen müsste. Hat genau Null komma Null gebracht und ich vermute sogar daß sie aufgrund einsetzender galvanischer Kontaktkorrosion langfristig sogar schlechter als die Aluverbinder sein werden.

Meine von Envision mitgelieferten Zellverbinder sind ausser dem falschen (aber teuren) Material auch nicht flexibel, so dass alle mechanischen Kräfte auf die Zellpole arbeiten würden. Also muß ich mir sowieso neue Zellverbinder übelegen. Bei der Gelegenheit könnte man die ja auch aus dem gleichen Alu wie das Chassis machen und dazu auf den Nutzen setzen.

AlMgSi3 was für Blech üblich ist, hat nur unwesentlich schlechtere Leitwerte als 99,5% Reinaluminium für elektrische Leitungszwecke. Die originalen vernickelten Kupferlaschen haben 2x20mm = 40mmq Querschnitt. Da Alu im Vergleich fast nix kostet, könnte man 2 übereinanderlegen und eine Dehungssicke einkanten. Der doppelte Querschnitt dürfte den durch die einzufaltende Dehnungssicke etwas längere Weg und den Leitwertnachteil von etwa 56:37 ausgleichen.

Die Probleme mit der Kontaktkorrosion dürften damit geregelt sein und an den Abgriffen zur NH Sicherung und den Kabelanschlüssen gehören Cupal Scheiben rein.