Hallo zusammen, meinem selbst zusammengestellten 13S Pedelec-Akku habe ich ein solches BMS spendiert: https://www.lithiumbatterypcb.com/product/13s-48v-li-ion-battery-pcb-board-54-6v-lithium-bms-with-60a-discharge-current-for-electric-motorcycle-and-e-scooter-protection-2-2-3-2-2-2-2-2/ Das kann mich via Bluetooth und Handy-App über die einzelnen Zellspannungen informieren. Nach ca. 3 Wochen einwandfreier Funktion bin ich gestern erschrocken: Akku nach Aufladen abgeschaltet, oberste Zelle hat unter 1V! Ich vermutete nun zunächst, daß eine der vier parallelen Zellen irgendwie "harmlos" kaputtgegangen war und die anderen mit runter gezogen hatte. Sch..ße. Kurzes Vergnügen. Nun sehe ich aber vor dem Demontieren heute, daß erstens sich die Spannung der 13. Zelle einigermaßen auf 3,930V "erholt" hatte, und das BMS fleißig am Balancieren war. Nach dem Demontieren sehe ich, daß die Zellen mit Multimeter gemessen alle dieselbe Spannung haben. BMS kaputt? BMS von den Zellen getrennt, wieder angesteckt: Jetzt tanzt die vom BMS angezeigte Spannung der 13. Zelle munter zwischen 4,05V und unter 1V herum. Argl. Meine Vermutung: Ganz schlechter Kontakt des obersten Zellabgriffs, sprich des Plus-Anschlusses des Gesamtakkus. Das BMS versorgt sich selbst über den vielpoligen Sense-Anschluß für alle Zellen mit Strom. Und ich vermute, dafür wird der GND und der oberste Plus herangezogen. Bei schlechtem Kontakt fällt über diesen eine Spannung ab, und kann die Spannungsmessung für die oberste Zelle (und evtl. die unterste) verfälschen, während die Spannungen für alle Zellen dazwischen "sauberer dastehen", weil diese Kontakte nur mit den Spannungsteilern fürs Messen belastet sind. Sollte ich nochmal extra Leitungen für die Versorgung ziehen? Kennt sich jemand mit diesen BMS aus? Vielen Dank für Hilfe Tom.
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230 KB
So, gestern wiederholt das BMS mit dem Mehrfachstecker vom Akkupack ab- und wieder angesteckt, und auch zusätzliche Leitungen von GND und obersten Ende des Akkupacks an die entsprechenden Lötstellen des Mehrfachsteckers dazugelötet. Jetzt ist Ruhe im Karton. Akku samt BMS haben sich beim gestrigen Aufladen und bei der Fahrt heute früh ganz normal benommen. Bei der Gelegenheit konnte ich ein Foto von der Unterseite der Platine machen, normalerweise ist ja oben und unten ein Alublech drauf. Die Zellspannungen werden vermutlich über Spannungsteiler alle auf dieselbe Masse bezogen gemessen. Das BMS zeigt die Zellspannungen mit einer Auflösung von 1mV an - mir ein Rätsel, das wären ja 12Bit pro Zelle mal 13 Zellen also 18Bit??
Tom H. schrieb: > Bei der Gelegenheit konnte ich ein Foto von der Unterseite der Platine > machen, normalerweise ist ja oben und unten ein Alublech drauf. Die > Zellspannungen werden vermutlich über Spannungsteiler alle auf dieselbe > Masse bezogen gemessen. Das BMS zeigt die Zellspannungen mit einer > Auflösung von 1mV an - mir ein Rätsel, das wären ja 12Bit pro Zelle mal > 13 Zellen also 18Bit?? Du kannst dir mal das Datenblatt vom BQ76940 ansehen, dann wirst du merken dass deine Spannungsteilertheorie für die Tonne ist.
Das habe ich jetzt ein bißchen quergelesen, aber klein Tömchen kapiert trotzdem noch nicht, wie die Spannung der obersten Zelle, deren "Masse" nominell bei 44,4V liegt und deren "Plus" bei 48,1V liegt, dem 14Bit-Wandler quasi potentialfrei zugeführt wird. Muß ich aber auch nicht. Man kann sich auch über die kleinen Dinge freuen: Zum Beispiel, daß meine Vermutung, die ich ja schon mit zwei Fragezeichen versehen habe, tatsächlich für die Tonne ist. Mehr brauche ich ja gar nicht.
Bei vielen BMS mit mehr Kanälen als angeschlossene Zellen, muss man die unbenutzten Anschlüsse (bei Dir also 14 und 15) an den letzten brücken. Also unten am Balancerstecker eine Brücke von 13,14 bis 15 löten. Und warum ist bei Dir eine Brücke von 8 auf 9? Der Controller vom BMS misst immer die Differenz zwischen den Anschlüssen, also die Zellen, einen Spannungsteiler gibt es nicht. Darum wundert mich 8/9... Old-Papa
Das genannte BMS verwendet den oben zitierten bq Chip. Der ist aber etwas besonders. Die verwendete Variante bis 15 Zellen ist eigentlich eine Reihenschaltung von 3 Chips für je 5 Zellen in einem Chip. Werden da weniger als 15 Zellen verwendet, muss man nicht die obersten insgesamt Brücken sondern jeweils den oder die obersten pro Block. Ist alles im Datenblatt beschrieben.
Eigentlich sollten BMS eine Kabel-Ab-Erkennung haben. Stell dir vor, die Leitung zu einer "mittleren" Zelle ist ab, aber über Kriechstrecken und die Messelektronik bildet sich eine Art hochohmiger Spannungsteiler, welcher eine Zellspannung simuliert. Geht die tatsächliche Spannung der Zelle in einen gefährlichen Bereich, bekommt man nichts mit! Beim LTC6804 wird das z.B. so gemacht dass man Pull-Ups und -Downs an die ADC-Eingänge schalten kann. Indem man pro Zelle eine Messung mit Pull-Up und eine mit Pull-Down macht, und diese Messungen vergleicht, kann man feststellen, ob das Signal von der Zelle hochohmig ist (oder kapazitiv gekoppelt - die Messungen gehen auseinander) oder eben nicht (die Messungen sind fast gleich). Wenn dein BMS so etwas nicht kann wäre mir dessen Einsatz zu gefährlich...
Dr. Sommer schrieb: > Wenn dein BMS so etwas nicht kann wäre mir dessen Einsatz zu > gefährlich... Genau so wie in gefühlten 99.9%. Jedenfalls bei relativ preiswerten Endprodukten bis hin zum Pedelec. Entweder man findet ganz einfache BMS mit Einzelchips pro Zelle wie bei den China-Massen-BMS oder selbstgestrickte Schaltungen wie bei BionX die selbst die Akkus kaputt machen. Der von dir genannte LTC6804 ist einer der besseren, das steht außer Frage. Allerdings wird ein 14s BMS mit diesem Chip ca. 4mal teurer weil man da mindestens 2 benötigt. Das leistet sich kein Hersteller. Beim Auto u.ä. sieht die Sache schon wieder anders aus. Die BQ769xx Chips können die von dir erwarteten Test ohne externen Hardwareaufwand nicht.
temp schrieb: > Allerdings wird ein 14s BMS mit diesem Chip ca. 4mal teurer > weil man da mindestens 2 benötigt. Ja, der war nur ein Beispiel. Es gibt ja noch andere. Mir ist allerdings nicht klar, wie ein BMS ohne "Open Wire" Erkennung in einem in der EU zulässigen Produkt überhaupt benutzt werden darf - es ist ja ziemlich witzlos, die Zellspannung zu überwachen, wenn ich überhaupt nicht weiß, ob ich gerade überhaupt die Zellspannung oder nicht doch irgendwelche Einkopplungen messe! Bei einem Eigenbau-Teil würde ich jedenfalls aufgrund zu erwartender allgemeiner "Wackligkeit" da lieber sicher gehen...
Dr. Sommer schrieb: > Ja, der war nur ein Beispiel. Es gibt ja noch andere. Mir ist allerdings > nicht klar, wie ein BMS ohne "Open Wire" Erkennung in einem in der EU > zulässigen Produkt überhaupt benutzt werden darf - es ist ja ziemlich > witzlos, die Zellspannung zu überwachen, wenn ich überhaupt nicht weiß, > ob ich gerade überhaupt die Zellspannung oder nicht doch irgendwelche > Einkopplungen messe! Das ist an den Haaren herbeigezogener Unsinn. Dass die Leitungen vernünftig zum Akku kontaktiert sind ist genau so eine Voraussetzung wie der vernünftige Gate-Anschluss des Mosfets der das Laden abschalten soll. Wir können die Reihe der möglichen Fehlerquellen im BMS beliebig weiterführen, ich kenne keins dass sich komplett selbst überwachen kann. Maximal lasse ich deinen Einwand gelten wenn ein Akkupack und BMS keine Einheit sind und das Stecken der BMS-Anschlüsse eine Anwenderaktion ist. Bei einem Pedelec ist ein Akku aber eine komplette Einheit und nichts darin ist gegen doppelte Fehler immun.
temp schrieb: > Dass die Leitungen > vernünftig zum Akku kontaktiert sind ist genau so eine Voraussetzung D.h. ein schnöder Wackelkontakt darf schon gefährlich werden? In einem Fahrzeug, wo alles auf Gewicht ausgelegt ist, die (ggf. vielen) Zellverbinder-Kabel und -Stecker entsprechend filigran sein können, und es auch noch ständige Vibration gibt? temp schrieb: > wie > der vernünftige Gate-Anschluss des Mosfets der das Laden abschalten > soll. Die gehören natürlich redundant ausgelegt mit Selbst-Überprüfung. Ggf. noch zusätzlich mit Relais. temp schrieb: > Wir können die Reihe der möglichen Fehlerquellen im BMS beliebig > weiterführen Also eine FMEA machen. Was Pflicht bei sicherheitsrelevanten Dingen ist (Fahrzeug). temp schrieb: > ich kenne keins dass sich komplett selbst überwachen kann. LTC6804-basierte können das. Das Teil ist ISO26262-geeignet. Mit der Logik braucht man auch keinen FI: "Korrekte Isolation aller Geräte und Verkabelungen ist genau so eine Voraussetzung wie die Funktionsfähigkeit des Abschaltmechanismus im FI."
Dr. Sommer schrieb: > Mit der Logik braucht man auch keinen FI: "Korrekte Isolation aller > Geräte und Verkabelungen ist genau so eine Voraussetzung wie die > Funktionsfähigkeit des Abschaltmechanismus im FI." Kannst du überhaupt lesen? Es geht hier um einen Pedelec-Akku und weder um ein Auto noch um ein Haus. Der FI schützt vorrangig gegen Fehler in Geräten die nicht zur Installation gehören und von beliebigen Leuten in die Steckdose gesteckt werden. Wer denken kann erkennt den Unterschied. Dr. Sommer schrieb: > Die gehören natürlich redundant ausgelegt mit Selbst-Überprüfung. Ggf. > noch zusätzlich mit Relais. Du hast doch einen an der Waffel. Im Pedelec? Nenn mir ein Beispiel und ich bin sofort ruhig. Dr. Sommer schrieb: > LTC6804-basierte können das. Das Teil ist ISO26262-geeignet. Der LTC6804 ist ein schöner IC, keine Frage. Aber in Pedelecs wird der trotzdem nicht verbaut weil zu teuer. Und ob das Ding irgendeiner ISO-Norm für Fahrzeuge genügt interessiert die Fahrradhersteller nicht. Die bauen halt Fahrräder und keine Autos. Ich denke du machst dir am besten einen eigenen Thread auf wo du über BMS-Entwicklung für Fahrzeuge mit mehreren 10kWh Akkus und mehreren 100V Spannung debattieren kannst. Oder geh in einen Chor wenn du dich gern singen hörst.
Dr. Sommer schrieb: > Mir ist allerdings > nicht klar, wie ein BMS ohne "Open Wire" Erkennung in einem in der EU > zulässigen Produkt überhaupt benutzt werden darf ... Ganz einfach: Wo kein Kläger, da kein Richter. Falls doch mal was auffliegt, wird umgelabelt und es heißt: Neues Spiel - Neuer Einsatz.
Ihr könnt euch ruhig über Sicherheitsfragen weiter unterhalten, aber vielleicht findet jemand zwischendurch Zeit, mir zu erklären, WIE das mit der potentialbereinigten Messung der Zellspannung funktioniert... Ich kenne Differenzverstärker mit OpAmps, aber ich kann mir keinen OpAmp mit Eingangsspannungen von 50V vorstellen, oder doch?
TomH schrieb: > Ihr könnt euch ruhig über Sicherheitsfragen weiter unterhalten, aber > vielleicht findet jemand zwischendurch Zeit, mir zu erklären, WIE das > mit der potentialbereinigten Messung der Zellspannung funktioniert... > Ich kenne Differenzverstärker mit OpAmps, aber ich kann mir keinen OpAmp > mit Eingangsspannungen von 50V vorstellen, oder doch? Wenn er nur die Differenz misst, dann sind das maximal 4,5V der zu überwachenden Zelle. So machen das fast alle BMS Chips. Old-Papa
Nochmal zur Abrundung im eigentlichen Thema: Akku funktioniert jetzt seit vielen Zyklen normal. Es waren schon die Kontakte. Die oberste Zelle liegt in der Spannung nach wie vor einen Hauch unter den anderen, das könnte daran liegen, daß trotz zusätzlicher fester Verbindung mit 0,14mm2 Schaltlitze an dieser Stelle noch ein Spannungsabfall ist, während die Masseverbindung ja von vornherein zusätzlich die den Hauptstrom tragende Verbindung von 2 x 2,5mm2 hatte. Kann aber auch sein, daß ich das Gras wachsen höre oder Unsinn verzapfe. Wie dem auch sein, es funktioniert jetzt. Jetzt aber nochmal zur Frage: Wie wird die Differenzspannung potentialbereinigt gemessen? Klar kenne ich den Differenzverstärker oder den Instrumentenverstärker bei OPs. Aber da haben wir handelsübliche OPs, mit +-15V betrieben, und die Eingangsspannungen, deren Differenz gemessen werden soll, haben sich sauber innerhalb des Fensters der Gleichtaktunterdrückung zu bewegen, sagen wir mal +-10V. Wie aber bei Spannungen bis 55V? Die gleichzeitig die Versorgungsspannung des einzigen ICs ist? Macht der sich selbst nochmal eine drüberliegende Versorgungsspannung? Oder habe ich einen Denkfehler, und die Einzelspannungen können sich durchaus außerhalb der Versorgungsspannung des OPs bewegen? Dieses Prinzip hätte ich gerne mit ein paar Worten erklärt, zum Dazulernen. Viele Grüße Tom.
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Der Sample & Hold Kondensator wird differenziell geladen, dann komplett abgetrennt und schließlich auf der einen Seite mit der Masse des BMS-ICs verbunden. Dann sind 4,x Volt auf Masse bezogen zu wandeln.
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