Vorstellung Eigenentwicklung BMS für große 16s LFP Packs - Diskussion

Elektrik, DIY, Softwareprojekte, Neue Ideen BMS Eigenentwicklung
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Keine Eile, es gibt auch hier genügend andere Projekte die dränglen. Idealerweise kann man naürlich ein SW update remote machen. Als JTAG haben wir vor allem die Segger Kabel im Einsatz. Segger macht zwischenzeitlich auch Risc V.

Die Gewindestifte sind M6x10. Es ist eine 6mm hohe Bundmutter mit integrierter Sperrverzahnung beigelegt. Die Verbindungslaschen sind 2mm vernickeltes Cu. Haben zwar Langlöcher, aber sind ansonsten starr. Vielleicht schau ich mal, was es da von Druseit alles an hübschen geschweissten Alternativen gibt. Nehme an, daß dein Board 1,55mm hat, was damit kein Problem geben sollte.

Die Phönix DC Stecker Baureihe gibt es mit den Nennspannungen 400 und 800 Volt. Letztes Jahr wollte ich mal einen zum Zerlegen bestellen aber da war noch nichts lieferbar.

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Ein Update läuft im Moment ausschließlich über die USB Schnittstelle. Ein Programmieradapter wird keiner benötigt.
Idealerweise verbindet man sich mit einem Labtop und führt darüber das Update aus.
Du würdest von mir ein Binär-File bekommen und je nachdem, ob Du Windows oder Linux einsetzt ein entsprechendes Update-Tools.
Bei einem "normalen" Update würden auch alle Einstellungen erhalten bleiben.
Nur wenn ich z.B. das Speicher-Layout verändern sollte, wäre das nicht mehr der Fall.
Unter anderem deswegen hätte ich gerne eine Möglichkeit alle Einstellungen zu Exportiern/Importieren.

Da kommen dann aber noch die Kupferbars dazu. Die sind bei einigen Platinen 3 mm dick, weil ich das Material gerade verfügbar hatte.
Mit Unterlagscheibe, Kabelschuh, Mutter sind die ~ 13 mm Gewindestifte bei EVE Zellen dann schon nicht mehr überdimensioniert.
Für Deine Zellen sollte ich dann also Platinen mit möglichst dünnen Kupferbars raussuchen.
Für zukünftige Serien würde es vermutlich sowieso eher auf 0.5 - 1 mm Kupfer rauslaufen.

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JTAG kann man zwar debuggen, aber USB ist besser weil das auch jeder Anwender ohne Spezialkabel nutzen kann. Das Parameter Problem ist hinlänglich bekannt. Besonders bei SPI gekoppelten Multi Prozessor wo dann die Versionen zusammen passen müssen. Neu eingeführte Parameter immer hinten anhängen.

Für ein Muster habe ich auch kein Problem mit einem überzähligen Zellverbinder einen Adapter zu basteln der seitlich versetzt eine lange M6 V2A Schraube bereitstellt. Fräs, Drehmäschine sind vorhanden. Wenn ich dich richtig verstanden habe, ist die sonderbare Form der Leistungsplatine mit den an den Zipfeln liegenden Löchern um diese in gestapelter Form zur Leistungserhöhung parallel zu schalten?

Der Preis für Laserteile im Lohn nimmt mit der Materialstärke fast proportional zu. Daher lohnt es sich nur so dick zu bestellen was man tatsächlich braucht. Das werde ich mir derweil mal für meine Blechteile überlegen. Ein 8er Pack in einer Reihe passt mit meinen Regalböden in der Tiefe zusammen. Das gibt dann 24 Volt "Trays" mit zwei Griffen an den kurzen Seiten. Das ganze Tray ist dann von vorne ins Regal einzuschieben. Anschlüsse von hinten. Wenn du keine Einwände hast, würde ich die Sicherung zwischen Zelle 8+9 von vorne zum Verbinden von zwei Trays montieren. Isolation mit der glasfaserverstärkten Version von Gipskarton (roter Aufdruck). Das ist billig und hält einen einmaligen Brand allemal aus. Ein 24V Tray sollte unter 50kg bleiben so daß man das noch als Einzelperson ohne Hydraulik bewegen kann.

Noch was Neues: In Alibaba ist wohl ein Fake BMS aufgetaucht der das Design von JK nachgeahmt hat. Andy von der Off Grid Garage ist drauf reingefallen und hat es irrtümlicherweise als neue JK BMS Hardware vorgestellt. Dabei hat er sich schon ausserordentlich gewundert was die in der Anleitung alles für Wunder versprechen. Das einzig Interessante: Es hat wie Texas High Side Mosfets und ist mit einem MP2793 BMS Chip von Monolithic Power Systems aufgebaut. An das Datenblatt kommt man offensichtlich nur nach Registrierung ran.

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Deswegen { "ProtVersion": 1 }, damit kann man relativ einfach "backwards compatible" bleiben.

Das ist natürlich luxuriös. Ich werde mich bemühen, dass das nicht notwendig wird.

Die Ausschnitte sind deswegen vorhanden, damit man Kabelschuhe beliebig montieren kann.
Die Löcher nutze ich im Moment vorwiegend um den Shunt und die Steuerplatine zu stapeln.
Du hast aber recht: Konzeptionell wollte ich mir auch die Option offen halten, zwei MOSFET-Schalter parallel zu betreiben. ( Als Sandwich um die Kabelschuhe )
Das habe ich aber bis jetzt nicht praktisch ausprobiert.

Ich habe ja selber zwischen 4 und 5, 8 und 9 sowie 12 und 13 längere Kabel.
Was aber berücksichtigt werden sollte ist, dass der Spannungsabfall im Normalbetrieb ~ 100 mV nicht überschreiten sollte.
Einmal erfolgt die UV/OV Erkennung über HW-Komparatoren im BQ, die somit nicht auf kompensierte Messwerte zurückgreifen.
Außerdem muss der Spannungsabfall zwischen Minuspol der ersten Zelle und dem Shunt < 200 mV ( vorzugsweise < 100 mV ) sein.
Trivialerweise ist das erfüllt, wenn der Shunt auf der Zelle montiert wird.
MPS ist eine Firma, der ich langfristig zutrauen würde, TI Konkurrenz zu machen.

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12 Volt 4er Gruppen sind mit <25kg natürlich noch angenehmer, wollen aber nicht so recht zu meiner Fachbodengröße passen. Mit 160A/80V Einsatz messe ich im kalten Zustand zwischen den M8 NH00 Anschlüssen weniger als 100 uOhm. Besser zu sagen: Ich kann das mit meinen Möglichkeiten direkt gar nicht messen. Die DC Teile haben offensichtlich mehr Silber als die AC Version drin. An den chinesischen DC Automaten sind hingegen 400 und 600 uOhm zuverlässig reproduzierbar. In Stückzahl 1 kann ich die 100mV mal gut auf einen Versuch im heissen Zustand ankommen lassen. Hinterher ist man immer schlauer. Zur Not muß ich dann eben zwei mal 60cm längeres Kabel nehmen. Noch besser letztendlich deinen Mosfets vertrauen.

Bei MPS habe ich versucht einen Account zu eröffnen, was aus unbekanntem Grund aber bislang fehlgeschlagen ist. Mit dem Account kommt man nicht nur an das Datenblatt, sondern kann auch eine GUI Downloaden wozu es ein EVM Board gibt, welches die I2C Schnittstelle auf USB konvertiert. Endrich ist der offizielle Distri wo ich nächste Woche mal anklopfe. Da habe ich eine Kundennummer weil ich mit denen mal ein Projekt mit Melexis TH7122 gemacht habe. Kaum war das fertig, wurde der leider abgekündigt.

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Anstelle "Konkurenz" wäre von so einem Markbegleiter eine wenigstens pinkompatible Second Source nützlich. Das mit der TI Konkurenz habe ich bei National Semiconductors auch mal geglaubt. Die Wette daß Luminary Micro innerhalb von 3 Jahren von Intel aufgekauft wird, habe ich damals letztendlich auch verloren.

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Bei NH-Sicherungen halte ich es für sehr unwahrscheinlich, dass Du Probleme mit zu hohen Spannungsabfällen bekommst.
Ich wollte das nur erwähnen, damit du ein Bewußtsein dafür hast, dass diese Spannungsabfälle nihht beliebig hoch sein dürfen.
Zu dem Thema auch noch zwei weitere Anmerkungen.

  • Wenn man einen Pack in Sub-Packs zerlegt, sollte das BMS nur verbunden werden, wenn die Sub-Packs untereinander bereits verbunden wurden und bei der Demontage sollte als erstes das BMS vollständig getrennt werden.
  • Ein Spezialfall davon ist natürlich wenn so eine Sicherung zwischen zwei Sub-Packs trennt. Für diesen Fall sehen die beiden BMS Eingänge über dieser Trennstelle wahrscheinlich einen massiven Spannungs-Spike. Ich würde nicht darauf wetten, dass das BMS-IC das überlebt.
    Wenn das nur für den Fall auftritt, dass das BMS beim Trennen sowieso versagt hat, halte ich das für vertretbar.
    Man sollte eine solche Trennung aber nicht mutwillig herbeiführen ( z.B. um irgend etwas zu testen oder weil die Sicherung einen viel zu kleinen Nennstrom hat )
    Ist Dein Interesse an dem MPS IC allgemeiner Natur oder hat Dich da eine besondere Eigenschaft getriggert?
    Grundsätzlich bin ich ein großer Fan von 2nd-source.
    Bei einem solchen BMS ICs sehe das aber nicht wirklich.
    Selbst wenn das IC pin-kompatibel wäre, wäre das "Konfiguration/Programmier-Model im Zweifelsfall ein völlig anderes.
    Für das Verständnis dafür, wie das TI BMS IC zu benutzen ist und das dann alles in SW umzusetzen sind bei mir bestimmt > 100h drauf gegangen.
    Für den BQ von TI umfassen die beiden Hauptdokumente schon ~ 300 Seiten.
    Ich hätte das Steuer-PCB viel schneller für ein neues BMS-IC angepaßt, als das in SW abzubilden.
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In Ermangelung von vernünftigen Dokumentationen bei Pylontech, JK & Co haben mir die 300 Seiten von TI wertvolle Einblicke in die Funktion meiner Batterien gegeben welche ich zuvor nicht hatte.

Das AFE wo der JK Clone hingegen angibt drin zu haben, gibts noch gar nicht. Es gibt aber mehrere Vorgängertypen, an welchen MPS schon längere Zeit dran rumzudoktern scheint. Diese sind aber auch erst etwa ein Jahr alt. Hat wie der BQ ein QFP48 und einige Pins sind sogar ähnlich belegt. Vermutlich haben die Entwickler doch dort abgeguckt. Komischerweise sehen sogar dieEVM Boards mit dem H-förmigen Umriss fast gleich wie dein Design nur umgekehrt aus. Preise und EVM, MP2793 Datenblatt krieg ich von Endrich noch als Angebot. Datenblatt beliegend.

Wahrscheinlich hast du beim Überfliegen viel schneller rausgefunden wo die Unterschiede liegen weil du die Texas Seite auswendig kennst. Der Knackpunkt scheint die genaue Spannungsmessung zu welchem MPS noch einen Fuel Gauge Chip vorschlägt um den SOC abzuschätzen. Möglicherweise stammen die Fuel Gauge Chips aber auch noch aus einer Zeit wo die AFE keine Coulomb Zähler hatten weil die Versionen gibt es noch immer. Hier noch ein YT Video dazu. Das lernt die Zellkapazität automatisch, was ich mir jetzt doch mal als Bettlektüre etwas genauer reinziehe. Vor allem ist es für mich noch nicht verständlich warum die dafür einen HW Chip brauchen und das nicht in der FW basierend auf dem Coulomb Zähler gemacht werden kann. Vermutlich ist das ein uC wo MPS aus welchen Gründen auch immer die Algorithmen nicht wirklich rausrücken möchte. TI schreibt über "mathematische Modelle" etwas mehr und das "Impedance Tracking" davon ist wohl auch (von TI) patentiert.

https://e2echina.ti.com/cfs-file/__key/telligent-evolution-components-attachments/00-24-00-00-00-00-02-91/Theory-and-Implementation-of-Impedance-Track-Battery-Fuel_2D00_Gauging-Algorithm.pdf

Wenn man im Texas Power Management Forum so liest, sind alleine von der Fragenanzahl hinter dem BQ 76952 derzeit wohl jede Menge Leute hinterher.

MP2797DFP.pdf (1.68 MB)

MPF42791DRT-0B.pdf (1.73 MB)

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Habe die Dokumente mal überflogen. Von allen 16s BMS ICs die ich kenne, scheint mir das in der Tat die größten Ähnlichkeiten zum TI BQ zu haben.
Soweit ich das sehe, erfolgt Spannungs- und Strommessung allein über das AFE MP279x. Dass die dazu einen extra Chip für die digitale Auswertung vorschlagen, liegt meines Erachtens, genau wie Du bereits vermutest, nur daran, dass die nicht wollen, dass man deren Algorithmus auf anderer HW verwendet.
Dass die um die Kapazitätsschätzung von LFP Zellen in ESS Anwendungen ( also mit in der Regel ziemlich konstanter Temperatur um 20°C ) so einen Aufriss machen, kann ich mir eigentlich nur so erklären, dass deren Coulomb-Counting Genauigkeit nur recht bescheiden ist und die gezwungen sind, über die Zellspannung nachzukorrigieren.
Dann muss man natürlich Faktoren wie Temperatur und Alter berücksichtigen, um aus der gemessen Spannung die aktuelle Ruhespannung zu schätzen.
In dem Video von MPS klingt das für mich erstaunlich ähnlich zu dem was Andy in seinem Video zu dem "Pseudo-JK-BMS" versucht hat wiederzugeben.
Der Fairness halber muss ich aber sagen, dass ich bei meinem BMS im Moment davon ausgehe, dass insbesondere wenn die Zellen deutlich unter 20degC haben die Temperatur ziemlich konstant ist.
Die Tatsache, dass bei LFP Zellen bei tieferen Temperaturen ein zunehmender Teil der Ionen in der Kathode immobil wird, berücksichtige ich im Moment nicht, könne das aber ergänzen.

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Weite Teile die Andy aus der Beschreibung des Fake JK vorgelesen hat, sind 1:1 aus den Texten der Monolithic Power Shortforms und Datenblätter rauskopiert. Andy wundert sich dazu noch, daß der Stil so anders als bei JK ist. Beim Fuel Gauge Chip haben die "confidential" rangeschrieben weil sie vermtlich keinen haben und selbst draufgekommen sind, daß man das per Software machen kann. Oder sie machen eben gar nichts und warten bis einer der Anwender drauf kommt wie ungenau es ist.

Das sollte auch ohne Temperaturkompensation noch alles deutlich im grünen Bereich sein solange man weis, daß die Strommessung von vornherein plausible Werte für den Coulomb Counter abliefert. Im Fahrzeugbereich sind Temperaturschwankungen und Restreichweiten vermutlich ein deutlich heikleres Thema.

Das geheimnisumwitterte "Confidential" Datenblatt des MP2793 habe ich erhalten. Der einzige Unterschied zum MP2797 ist, daß er noch nicht erhältlich ist und die Spannungsregler auch kleinere Packs mit weniger Zellen können. Die Einerstelle x der MP279x scheint die minimale Zellanzahl anzugeben welche der Chip zum Betrieb benötigt. VPE sind 5 Trays zu 250 Stck mit einem Richtpreis von 1,72 USD/Stck. Zielmarkt Rasenmäher, Motorsägen, Konsumprodukte und deren Wechsel- und Wegwerfakkus. Damit werden sich JK, Seplos & Co künftig warm anziehen müssen.

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In beheizten Räumen gehe ich auch fest davon aus. Wenn die Zellen aber in einem Schuppen oder eine Garage mit nur minimalem Heizpad installiert sind, fürchte ich, dass man die nutzbare Zellkapazität über die Temperatur deraten muss, wenn man nicht in Kauf nehmen will, dass z.B. schon bei 10% SOC der Akku die UV-Schwelle reißt.

Hier habe ich z.B. folgendes gefunden:

Roughly, for thick electrode cells discharged at 0.2 CA rate, extractable capacity relative to 25 degs C:
+40C -> 104%
+25C -> 100%
+10C -> 94%
0C-> 80%
-10C -> 57%
-20C -> 25%

Vielen Dank fürs Teilen der Infos zum MPS IC.

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Da ich den JK Thread nicht weiter kappern möchte, reagiere ich hier:

Grundsätzlich kannst Du von mir gerne 2 Muster bekommen.

Bitte aber im Hinterkopf behalten, dass diese Platinen aus der nächsten kleinen Musterserie, die wohl erst Anfang nächsten Jahres bestückt wird, stammen würden.

Das heißt, Du solltest keinen Zeitplan haben, der eine harte kurzfristige Deadline hat. Ich kann Dir im Moment nicht versprechen, ob das Ende Januar oder Ende Februar wird.

Wenn Interesse an Mustern besteht, wäre für mich wertvoll zu wissen, welche Dauerströme ( 50 A, 100A, 150 A, 200 A ) benötigt werden und ob auf oder neben den Zellen montiert werden soll, da ich darauf basierend dann die Verhältnisse der Bestückungsvarianten für die nächste Musterserie anpassen würde.

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Besten Dank für deine Mosfet Tests.

Besonders für die Erläuterung der Induktivitäten

wodurch sich die Ströme so verspäten.

Bezüglich nicht vorhandener Deadlines und der Planungen für eine nächste Charge habe ich noch keinen wirklichen Überblick. Ausser natürlich daß ich hoffe, daß irgendwann mal Stückzahlen für eine mittelgroße Batterie verfügbar werden. Vom Design her ist dazu momentan ja kein wirklicher Hinterungsgrund zu sehen. Ich denke, dass du die Leiterplatten dazu noch nicht bestellt hast und vermutlich die Chance auf korrigierte Gerber Daten nutzen möchtest. Nebenfrage: Multilayer oder 2 Lagen? Erfahrungsgemäß ist es dazu wichtig, sich über die Zeit eine Liste mit einzelnen Punkten zum Redesign zu machen, welche man dann später systematisch abarbeiten kann. Manche Punkte mit guten Ideen sind dann vielleicht schon wieder veraltet. Es soll blos nicht vorkommen, daß irgendein Bauteil nach dem Dritten Layout immer noch nicht richtig passt. Besonders bei vermeintlich einfachen Designs wo man meint Alles zu überblicken, ist mir das leider schon öfters passiert.

Mit der SOC Korrektur Diskussion im JK Faden kam bei mir die Frage auf, ob du einen Temperatursensor für die Umgebungstemperatur vorgesehen hast‌ bzw. das noch machen möchtest. Für NTC gibts auch einige E3 Werte in 603. Wahrscheinlich kann man dazu aber jeden der vorhandenen Sensoren nehmen, weil man ja auf die FW Zugriff hat‌. Bei Pylontech ist dieses Detail leider so fehlerhaft, daß man mit der Raumtemperatur die Funktionsweise des Balancers abbilden kann. Der NTC hat auf der Leiterplatte zu den Balancer Lastwiderständen zwar 5cm Abstand, wird aber trotzdem thermisch so weit aufgeheizt, daß die Raumtemperatur um 20-30 Grad zu hoch angezeigt wird. Wenn man mit den Finger drauflangt, geht die Raumtemperatur runter. Das möchte ich als typische Fehlkonstruktion bezeichnen welche zu einer SOC Korrektur kaum taugen wird.

Weiter wäre es interessant ob du Zugang zu einer ESD Pistole hast. In der neuen Bauordnung gibt es ja tatsächlich eine Vorschrift daß Batterieräume einen ESD Fußboden haben müssen. Das ist freilich völlig unwirksam, solange nicht alle Personen darin stets passende Klamotten besonders aber Schuhe haben. Bei den hohen Strömen ist der Einsatz von Gleichtaktdrosseln ja eher schwierig weshalb es gut wäre zu wissen, was bei einer giftigen Kontaktentladung auf den DC Ausgängen und/oder Schnittstellenleitungen passiert.

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Ich kann grundsätzlich Mengen bis mindestens 1000 Stück/Jahr selber fertigen.
Da es im Moment keine Probleme gibt an Bauteile zu kommen ist das also alles kein praktisches, sondern wenn ein rechtliches Problem.
Da das in Deinem Fall wohl gewerblich wäre, wäre das unproblematischer als an Privatpersonen.

Denn 200 A MOSFET-Schalter ( 4 Layer ) gibt ja sowieso noch nicht. Die Tests an dem bisherigen MOSFET-Schalter ( 4 Layer ) wollte ich ja aus guten Grund durchführen, bevor ich damit anfange.
Die Optimierungen werde ich aber auch in das bisherige Design zur Montage auf den Zellen rückportieren. Das heißt da wird es einen neuen Satz Gerber geben.
Bei der 200A Version ist der Shunt dann ja schon mit drauf.
Am Shunt zur Montage auf den Zellen ( 2 Layer ) plane ich im Moment keine akuten Änderungen.
An der Steuerplatine ( 2 Layer ) plane ich im Moment ebenso kein akuten Änderungen.

Sammle ich bei allen Designs auf der ersten Seite im Schaltplan

Der BQ kann in meinem Design 5 "externe" Temperatursensoren anbinden und mißt zusätzlich seine Die-Temperatur.
Die Die-Temperatur wäre also der Wert für Korrekturen am CC.
Als Temperatursensoren verwende ich in all meinen Designs 100k 0402 NTCs.
Einer davon sitzt auf dem MOSFET-Schalter zum OT-Schutz.
Perspektivisch möchte ich gerne einen am Shunt haben, um damit möglicherweise den Tcoef des Shunt zu kompensieren.
Im Moment stehen also 4, zukünftig möglicherweise nur noch 3, für Zelltemperaturen zur Verfügung.
Es gibt aber auch noch eine Erweiterungsplatine, die weitere 12 Kanäle zur Verfügung stellen könnte.
Für meine Packs habe ich die NTCs einfach auf ein winziges Stück Lochrasterplatine gelötet, daran ein Kabel und alles eingeschrumpft.

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Man könnte dass für die Serie adaptieren, indem man auf eine kleine Leiterkarte ( natürlich im Nutzen ) den NTC und 2 SMD-Crimpkontakte auflötet und dann die Kabel ancrimpt.
Da man den BQ grundsätzlich für sehr unterschiedliche Temperatursensoren konfigurieren kann, könnte man sich aber auch irgendetwas Fertiges raussuchen.
Da bräuchte ich letztendlich Feedback von potentiellen Nutzern, wie sie sich die Temperatursensoren mechanisch vorstellen.
Der 0402 NTC ist so klein, dass man den theoretisch auch ohne unrealistisch dicke Trenner zwischen die Zellen bekäme.
Die Raumtemperatur wird man auch bei meinem BMS nicht auf der Steuerplatine messen können, weil die ~ 300 mW eine merkliche Erwärmungn über Raumtemperatur verursachen.
Letztendlich ist aber auch die Zelltemperatur der relevantere Werte für SOC-Korrekturen.

Ich kann bzgl. Equipment, das ich im direkten Zugriff habe, nur einen Isolationstester mit bis zu 6 kV nutzen, also im Moment keine standardkonformen Messungen.
Dazu noch folgende Einschätzung:
Mit CM Chokes muss man bei Bat+, Bat-, Pack+, Pack- garnicht erst anfangen. Abgesehen davon, dass die völlig unbezahlbar wären, würden ESD Pulse durch die riesigen parasitären Kapazitäten nicht mehr nennenswert gedämpft.
Anderseits lachen die TVS Dioden, die beim Abschalten mehrere 100A und mehrere J Energie aufnehmen über einen ESD Puls nur.
Der USB Port ist mit den üblichen TVS Dioden geschützt, wird aber im Normalbetrieb garnicht genutzt.
Es bleibt also vorwiegend die CAN-Schnittstelle. Die hat sowohl eine CMC als auch das übliche Paar von TVS Dioden an den Datenleitungen.
Bzgl. HW für Dich sieht die Situation so aus:
Ich habe hier einen 14p MOSFET-Schalter mit FETs von Toshiba, die ein eher geringes SOA-Rating haben.
1000A würde der wohl eher nicht überleben. Mit ~ 300 A hat der gestern mehrere 100 Abschaltvorgänge ohne Auffälligkeiten absolviert.
Das ist eine Aufnahme davon:
https://www.akkudoktor.net/forum/balancierung-grundlagen-methoden-messungen-diskussion/vorstellung-eigenentwicklung-bms-fuer-grosse-16s-lfp-packs/paged/2/#post-241797
Denn könntest Du kurzfristig haben. Sicherheitshalber würde ich die Kurzschlussschwelle dann auf 152 A setzen.
Wenn Du lieber auf die Revision warten möchtest, reden wir wohl von Januar.

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Keine Eile, es gibt immer genug zu tun. Habe heute mit den Blechzeichnungen angefangen. Die Blechlaser sind wie die Leiterplattenätzer mit den Eilzuschlägen. Also warte ich da auch immer brav 3 Wochen und mach derweil etwas anderes. Andererseits ist es gut wenn man eine Leiterplatte hat um sicher zu stellen daß das Blech und die restliche Konstruktion dazu passt. Wahrscheinlich wird mir die neue Version keine Vorteile bringen und die bisherige sollte bis dahin schon laufen.

Wenn man EMV mässig soviel Erfahrung hat dass man alles richtig macht, braucht man natürlich keine ESD Pistole. Andererseits ist es gut, wenn man getestet hat und weis daß alles ok ist. Wenn man eine Pistole hat, lernt man damit aber auch schnell und kann es nächstes Mal gleich besser machen. An meinen Pylontech möchte ich die Kontaktentladung aber auch nicht grad ausprobieren. Der Kurzschluss auf dem Rail ist doch der wahrscheinlichste Worst Case Fall für das BMS.

Andy stellt in seinem letzten Video die chinesischen DC Automaten vor. Die sind in der neuen Version des Yixiang Leergehäuse auch verbaut. Genau baugleich mit meinen, aber einen anderen Aufdruck wo u. A. 20kA Trennvermögen draufsteht. 200 Amp JK mit 250 Amp Automat über nur über ein einzelnes AWG4 (21mmq) verdrahtet. Yixiang hat passend zur Brandquelle auch gleich einen Feuerlöscher eingebaut. Der Test-Auslöser ist ein rein mechansicher Riegel für das Schaltschloss. Andes als bei FI funktionieren die auch ganz ohne Strom.

Wegen der externen NTCs würde ich wahrscheinlich eine bedrahtete Version nehmen bevor ich an 402 wieder Drähte anlöte. Die Idee mit dem Shunt ist gut. Am Mosfet Drain hätte ich auch einen rangemacht. Von den Multiplus habe ich eine ganze Kiste bedrahteter Sensoren übrig. Die Idee mit der Leiterplatte für die Balancer Abgriffe des Yixiang gefällt mir ganz gut (wenn sie ordentlich gemacht wäre). Wenn man sowas machen würde, wäre die Kurzschlussgefahr durch einen Kabelbaum etwas kleiner und man könnte dort auch eine Einzelzellenmessung von oben ohne zusätzlichen Verdrahtungsaufwand integrieren. Allerdings wäre die Leiterplatte für die 280/320Ah Zellklasse irgendwas mit einem halben Meter Länge. Wie man die Sensoren ohne Kurzschlussgefahr zwischen die Zellen bringen soll ist mir ein Rätsel.

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Indem man den Trenner dick genug macht.

Mit einem schmalen Einschnitt bis zur Mitte. Da steckt der Sensor locker drin, ich kann ihn sogar rausziehen.

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Ich habe jetzt einen ersten Entwurf für die 200A Version:

BMS_LH_v11124a.png
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Ich habe für jeden der 4 PWR-Anschlüsse 2 Bohrungen ( M6 ) vorgesehen.

Die rechteckigen Bereiche darum wären wieder 15 mm breite CU-Schienen.

Wenn ich den Shunt nicht künstlich vergrößere, wären dort 20 mm das Maximum für den Abstand.

Aus elektrischer Sicht erscheint mir ein möglichst kleiner Abstand wünschenswert, inbesondere, wenn man optional nur einen Anschluss nutzen möchte.

Wie breit sind die breitesten Kabelschuhe, die nutzbar sein sollten?

Die Steuerplatine würde als 2te Etage über der unteren Hälfte liegen.

@voltmeter: Würdest Du mit diesem Formfaktor zurechtkommen?

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Wenn bei mir nichts dazwischen kommt, würde ich im Laufe der Woche einen HW-Satz für Dich zusammenstellen.
Für die Zellanschlüsse und den CAN-Port würde ich Kontaktträger und lose PH-Kontakte beilegen.
Soll ich dass auch für die Temperatursensoreingänge machen?
Dann könntest Du Dir Sensoren raussuchen. Unterstützung dafür käme dann aber erst via FW-Update.
Soll ich die FW für 15s oder 16s vorkonfigurieren?

Da liegt ja fast der Verdacht nahe, dass das Kabel als Schmelzsicherung Verwendung finden soll.

Den gibt es schon. Der ist auch essentiell, weil die Beurteilung der Robustheit des MOSFET-Schalters beim Trennen eines harten Kurzschlusses wesentlich darauf beruht, dass die FETs noch thermische Reserve gegen Tj= 175 degC haben. Es muss also ausgeschlossen werden, dass die FETs im Betrieb schon deutlich > 100 degC erreichen.

So ein PCB Design wäre kein großer Akt.

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Für M6 ist der größte DIN Kabelschuh Querschnitt 70mmq. Dafür sind außerdem M8,M10 und M12 üblich. Um die volle Fläche zu kontaktieren, sollte das Pad 24x24mm sein. Bei M12 liegt die Bohrung in der Pad Mitte. Kleinere Bohrungen sind nicht ganz mittig. Sie liegen zum Ende der Kontaktfläche an der M12 Bohrung tangential an.

Ab 95mmq braucht man mindestens M8. Die Einpressbolzen von Würth haben in M6 und M8 die gleichen Abmessungen mit einem 100mil 5x5 Lochbild und sind beide bis 250A spezifiziert. Die U-Brücken des JK sind aber vermutlich deutlich billiger aber auf der Leiterplatte direkt ist vermutlich unschlagbar. Innerhalb des Pads würde ich Vias setzen damit der Strom nicht durch die Schraube muß.Aber du hast ja hier sowieso Dickkupfer/Bleche?.

Loose Kontakte sind ok. Vielleicht ein paar mehr damit ich ein paar Zangen probieren kann. Falls es nix ausmacht, könntest du auch was von denen 402 NTCs beiliegen. In 100k habe ich gar nichts. Vielleicht probiere ich die mit Wrap Draht anzulöten und dann in einem FR4 Sandwich zwischen den Zellen zu vergiessen.

15s kann ich sofort parallel in meiner Pylon Anlage laufen lassen. Später sollen es aber 16s werden.

Morgen wird ja das Forum hier umgestellt. Habe für dich auch ein Päckchen mit den DC Automaten bereit liegen. Vielleicht können wir ja noch die Adressen austauschen. Vermutlich werden die PNs und anderes Zeugs verloren gehen und die Admins alle Mühe haben die Beiträge umzukopieren.

Deine Messungen zu den Mosfets haben mich nachhaltig beeindruckt. Es war für mich völlig ungewohnt eine Batterie als Induktivität zu betrachten. Die von dir angenommenen 1uH sind doch ziemlich viel. Den höheren Wert hätte hätte ich eher auf der Leitungsseite vermutet. Aber die Kurven sind ja nicht simuliert sondern real gemessen. Möglicherweiese gibt es ja bereits eine "Permeabilität" des LiFePo Materials das zu den 1uH beiträgt? Bei Steilheiten im Bereich 1uS ist das ja bis 1 Mhz. Möglicherweise trägt da auch schon der Skin Effekt zur Induktivität bei? Hätte es bereits irgend einen praktisch messbaren Einfluss wenn man die Zellverbinder aus HF Litze macht? Die Überschwinger haben ja etwa 30khz. D.h. es muß auch noch eine zur Resonanz passende Kapazität vorhanden sein. Vermutlich haben die 32 Stück M6 Bolzen an der Batterie in Reihe die größten Beiträge zur Induktion.

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95mm2 sehe ich an einem solche BMS eigentlich nicht wirklich.
Wenn man das mal aus der typischen Anwendung betrachet:
Für Zellen deutlich > 280Ah würde ich dieser Baugruppe im Moment keine Freigabe geben, weil dann noch deutlich höhere Kurzschlussströme ( als 1000 A ) fließen könnten.
Bei 280 Ah wäre der echte Dauerstrom nur 140 A.
200 A wären wohl für nur für einige Minuten realistisch.
Wenn ich voltmeter richtig verstanden habe, geht es ihm z.B. um den Fall, dass auch ein Akku-Pack seine Anlage kurzfristig bedienen kann, ohne dass es zum Black-out kommt, bevor er die Gelegenheit hat, unkritische Lasten manuell wegzuschalten.
Die Leiterkarte sollte in jedem Fall nah an den Zellen verbaut werden ( vorzugsweise < 0.5 m ).
Damit wären > 70 mm2 für die Verbindung zwischen Batterie und BMS elektrotechnisch kaum zu rechtfertigen.
Um das ganze mechanisch handhabbar zu machen, wäre die batterieseitige Verbindung über Kabelpaare, also typischerweise maximal 2x 35 mm2.
Nur einen Kabelanschluss zu nutzen, erscheint mir nur für das Szenario, dass die Dauerströme eher < 100A liegen und man durch den überdimensionierten MOSFET-Schalter einen Betrieb mit minimaler Verlustleistung/Erwärmung erzielen möchte, sinnvoll.
Lastseitig würde ich zunächst auf 5 m Kabel begrenzen.
Typischwerweise würde das BMS wohl aber eher erst einmal an einen Steckverbinder ( im Gehäuse ), eine NH-Sicherung oder eine Stromschiene angeschlossen.
Eine harte Notwendigkeit für einen direkten Anschluss mit > 70 mm2 kann ich da im Moment nicht herleiten.

Bei der aktuellen HW-Revision muss der Kabelschuh auf dem Kupfer liegen, da es um die Bohrung keine große Anzahl von Vias gibt. Bei der neuen Revision möchte ich solche Vias ergänzen.
Die stark bevorzugte Montageweise wird aber immer auf den Schienen bleiben.
Einen nenenswerten Stromfluß durch die Schraube gibt es nie.
Die aufgelöteten CU-Schienen ( für eine Serie vermutlich 1mm dick ) sind bei meinem Design zwangsläufig. Bei nur 35 um Cu-Dicke der Platine wären sonst die äußeren FETs/Shunts mit effektiv deutlich höherem Widerstand angebunden.
DC-Ströme > 10 A werden nicht direkt über die Leiterkarte geführt.
Haßt Du bei deinem JK mal nachgemessen, was der effektive Widerstand/Spannungsabfall über den Hochstrompfad ist?

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Vorsicht: Die Abschalttests habe ich an einer "emulierten" Batterie ( low ESR Elkos + Kabellänge zum BMS um die Induktivität vorzugeben ) vorgenommen.
Das Überschwingung bei der ansteigenden Flanke des Strompulses ergibt sich dadurch, dass die Regelschleife der elektronische Last nicht auf die induktive Last optimiert ist.
Ich wollte bewußt mit möglichst steilen Flanken testen und habe dabei in Kauf genommen, mich bei der elektronische Last der Instabilität zu nähern.
Die Flankensteilheit lag dabei "nur" bei maximal ~ 30 A / us ( 30 Millionen A/s klingt imposanter ) also >= 10 us rise time.

Um sicherzustellen, dass ich da nicht an der Realität vorbeimesse, habe ich aber einen meiner 16s Packs, die aus vier 4er Paketen mit 1x ~ 30 cm und 2x ~50 cm über zwei Etagen verbunden sind, vermessen.
Ich habe dazu etwa 1 Ap Strom bei 100 kHz eingekoppelt und den resultierenden Spannungsripple gemessen. Das hat etwa 1.8 uH ergeben.
Deswegen schätze ich, dass ein kompakter Pack mit sehr kurzen Leitungen zum BMS bei tendenziell sogar etwas mehr als 1 uH liegen wird.
Meiner Einschätzung nach ist dabei schlicht die Länge des elektrischen Strompfades, also grob
( 16 * 12 cm + 13 * 6 cm + 2 * 50 cm + 30 cm ) * 0.5 uH/m = 1.85 uH relevant.
Irgendetwas Exotisches muss man da garnicht annehmen.
Wenn ein solches ESS Sysstem induktionslos wäre, wäre das Abschalten der Ströme überhaupt kein Problem. Dann würde ich die FETs in 10 ns ausschalten wie in einem SMPS und gut.
Das ganze Problem entsteht überhaupt erst durch die Induktivitäten.
Ich kann deswegen nicht verstehen, warum bei keinem BMS Vorgaben zu den erlaubten Induktivitäten gemacht werden.

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