Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verständnisfrage zu 1s BMS an Liion Zellen


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von Dominik S. (moelski)


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Hallo,
es gibt ja die 1s BMS Module um eben z.B. 18650 Zellen vor 
Tiefentladung, Überladung, zu viel Strom, etc. zu schützen.
Was passiert aber, wenn ich einige Zellen damit ausstatte und diese 
Zellen dann parallel schalte? Also parallel am Ausgang des BMS - nicht 
an der Zelle selber.

Was passiert dann z.B. wenn eine Zelle früher als die anderen in der 
Spannung einbricht?
Macht es überhaupt Sinn bei z.B. einem 1s10p Akku diese 1s BMS Module an 
jede Zelle zu bauen?

Vielleicht hat das schon mal jemand gemacht oder jemand kann generell 
ein paar Infos / Erklärungen dazu geben?

Grüße Dominik

: Verschoben durch Moderator
von Jens G. (jensig)


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Dominik S. schrieb:
> es gibt ja die 1s BMS Module um eben z.B. 18650 Zellen vor
> Tiefentladung, Überladung, zu viel Strom, etc. zu schützen.

etc? Was soll denn da noch für ein Feature dabei sein, außer die drei 
Genannten?

> Was passiert aber, wenn ich einige Zellen damit ausstatte und diese
> Zellen dann parallel schalte? Also parallel am Ausgang des BMS - nicht
> an der Zelle selber.
>
> Was passiert dann z.B. wenn eine Zelle früher als die anderen in der
> Spannung einbricht?

Die bricht nicht früher ein, denn die Zellen sind ja (auch über das BMS) 
miteinander gekoppelt. Das einzige, was passieren kann ist, daß die BMS 
leicht unterschiedliche Thresholds haben, so daß eins immer das erste 
beim Abschalten sein wird, und der Rest dann dessen Last mit übernehmen 
muß.

> Macht es überhaupt Sinn bei z.B. einem 1s10p Akku diese 1s BMS Module an
> jede Zelle zu bauen?

Nöö ...

> Vielleicht hat das schon mal jemand gemacht oder jemand kann generell
> ein paar Infos / Erklärungen dazu geben?

von Dominik S. (moelski)


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Moin Jens,

danke für deine Erklärungen.

Ich würde es mal so zusammenfassen ...
Wenn ich Zellen parallel schalte, gleichen sich die Spannungen der 
Zellen an. Wenn jetzt eine Zelle in der Parallelschaltung weniger 
Kapazität hat, wird sie von den übrigen Zellen quasi im Betrieb 
nachgeladen bzw. auf dem gleichen (Spannungs-)Level gehalten.
Unterm Strich macht das den gesamten Akku natürlich ineffizienter und 
müsste auch zu einem schnelleren Altern der besagten schlechten Zelle 
führen.
Wenn eh alle Zellen auf dem gleichen Spannungspegel sind, reicht eben 
auch ein 1s BMS um alle Zellen vor Unter- / Überspannung zu schützen.
Max. Strom kann ein BMS für alle parallelen Zellen eh alleine begrenzen.

Liege ich damit halbwegs richtig?

Grüße

von Jens G. (jensig)


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Dominik S. schrieb:
> Wenn ich Zellen parallel schalte, gleichen sich die Spannungen der
> Zellen an. Wenn jetzt eine Zelle in der Parallelschaltung weniger
> Kapazität hat, wird sie von den übrigen Zellen quasi im Betrieb
> nachgeladen bzw. auf dem gleichen (Spannungs-)Level gehalten.

Das hängt nicht so sehr von der konkreten Kapazität einer Zelle ab, 
sondern von deren aktuellen Spannungslage (wenn die Zelle alleine wäre). 
Du kannst also auch eine alte und neue Zelle zusammenschalten, oder eine 
mit viel, und eine mit weniger nominaler Kapazität, solange deren 
definierten Spannungs-Thresholds gleich sind, und auch ihre aktuelle 
Spannungslagen vorm Zusammenschalten in etwa gleich sind. Da aber die 
Zellen solcherart zusammengewürfelter Packs im Laufe der Zeit ein 
unterschiedliches Leben entwickeln, macht man das aber einfach nicht. 
Zumal z.B. eine olle Zelle mit erhöhter Selbstentladung dann auch ganz 
schnell die gesunden Zellen mit runterreißen kann.
Was wiederum gegen ein BMS für alle Zellen sprechen würde, wäre eine 
unterschiedliche Alterung, und damit eine unterschiedliche 
Stromlieferfähigkeit der einzelnen Zellen. Wenn bei einem Dreier-Pack 
das BMS auch auf dreifachen Imax ausgelegt ist, und eine Zelle 
schwächelt, dann müssen die anderen Zellen dessen Strom übernehmen, und 
würden überlastet werden, und das BMS merkt das dann gar nicht, weil wir 
ja immer noch unter 3xImax liegen. Aber das BMS sollte man vielleicht 
ohnehin nicht auf das Maximum der Akkus hin auslegen.
Ja, wie so üblich - wie man's macht, ist es verkehrt ;-)

> Unterm Strich macht das den gesamten Akku natürlich ineffizienter und
> müsste auch zu einem schnelleren Altern der besagten schlechten Zelle
> führen.

Naja, solange es nur um Parallelschaltung geht, und die nicht 
(spannungsmäßig) überbe- und entladen werden, werden die alten Zellen 
nicht deswegen, weil die im Pack sind, schneller altern. Das würden die 
dann auch machen, wenn die alleine wären.

> Wenn eh alle Zellen auf dem gleichen Spannungspegel sind, reicht eben
> auch ein 1s BMS um alle Zellen vor Unter- / Überspannung zu schützen.
> Max. Strom kann ein BMS für alle parallelen Zellen eh alleine begrenzen.

Ich weiß gar nicht, ob es vielleicht BMS gibt mit 
Strom-Einzelzellenüberwachung für Parallelschaltung, statt 
Spannungs-Einzelzellenüberwachung für Serienschaltung ...

: Bearbeitet durch User
von Dominik S. (moelski)


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Ok danke für die Ausführung.
IMax ist bei uns gar nicht so entscheidend. Es geht eh um kleine Ströme 
(~100-300mA) und eher um Laufzeit.

Ein "StromBMS" habe ich noch nicht gesehen. Aber ich hatte eben die Idee 
ob man nicht sowas wie einen INA3221 verwenden kann um z.B. den Strom 
der Einzelzellen zu überwachen. Ist ein bisschen mit Kanonen auf 
Spatzen, aber wäre durchaus mal interessant.

Also könnte man als Fastregel sagen ...
* Im Vorfeld Zellen selektieren, die in etwa im gleichen mAh Bereich 
liegen
* vor dem Zusammenschalten der parallelen Zellen alle auf ein 
Spannungsniveau bringen
* in meinem Fall (bei geringem Strom) sollte es ein 1S BMS tun

Grüße

von Thomas R. (thomasr)


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Das Mischen von Zellen unterschiedlichen Typs und Alters mache ich des 
öfteren wenn deren sonstigen Werte stimmen (Spannungslage, Ri, 
Selbstentladung etc.). Bei Parallelschaltung allerdings ausschließlich 
Zellen derselben Baureihe/Hersteller.

Und trotzdem reisst manchmal eine dieser parallelen Zellen die anderen 
in den Tod, das BMS bekommt von diesem internen "Krieg" ja nichts mit, 
es schaltet nur irgendwann den ganzen Pack ab.

Deshalb würde auch ich gern wissen ob es rein technisch Sinn ergeben 
würde, die einzelnen Zellen nochmals "gegeneinander" zu schützen. Mir 
ist vollkommen klar, daß das ökonomischer Unsinn ist. Aber mich reizt 
die Wiederverwendung von Altzellen solange irgend möglich.

: Bearbeitet durch User
von Dominik S. (moelski)


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Thomas R. schrieb:
> Das Mischen von Zellen unterschiedlichen Typs und Alters mache ich des
> öfteren wenn deren sonstigen Werte stimmen (Spannungslage, Ri,
> Selbstentladung etc.). Bei Parallelschaltung allerdings ausschließlich
> Zellen derselben Baureihe/Hersteller.
Ohne jetzt komplett OT zu werden, aber eine kleine Frage zwischendurch 
...
Womit ermittelst du Ri & Selbstentladung?

: Bearbeitet durch User
von Joachim B. (jar)


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Thomas R. schrieb:
> Aber mich reizt
> die Wiederverwendung von Altzellen solange irgend möglich.

dann schaue alle Frühwerke von

https://www.youtube.com/results?search_query=andreas+schmitz

Vor allem die mit eigene Fehler und vergessene BMS

von Peter M. (r2d3)


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Hallo Thomas R.,

Thomas R. schrieb:
> Das Mischen von Zellen unterschiedlichen Typs und Alters mache ich
> des
> öfteren wenn deren sonstigen Werte stimmen (Spannungslage, Ri,
> Selbstentladung etc.). Bei Parallelschaltung allerdings ausschließlich
> Zellen derselben Baureihe/Hersteller.
>
> Und trotzdem reisst manchmal eine dieser parallelen Zellen die anderen
> in den Tod,

Und deswegen führt Tesla die Zellen in einer "Parallelgruppe" über einen 
Sicherungsdraht (siehe Bild).
Bei dem von mir mitzerlegtem alten Fahrradakku, Hersteller "Prophete", 
waren die Einzelzellen ohne Sicherungsdraht direkt auf eine Art 
Backplane gepunktet worden, so wie auf dem Foto von Thomas R. zu sehen.

Thomas R., Du machst das ja genauso, und wenn Du ein IED bauen willst, 
ist das vollkommen OK! :)

> Deshalb würde auch ich gern wissen ob es rein technisch Sinn ergeben
> würde, die einzelnen Zellen nochmals "gegeneinander" zu schützen. Mir

Wenn Tesla denn Aufwand schon bei neuen Zellen treibt, sollte Dir das zu 
denken geben.

Wenn Du natürlich, wie ich Dir gerne unterstelle :), IEDs bauen willst, 
ist das gut und richtig so, alle Einzelzellen direkt auf einen 
Hochstromleiter zu punkten!

> ist vollkommen klar, daß das ökonomischer Unsinn ist.

Die Methode Prophete oder "Thomas R." ist vermutlich fertigungstechnisch 
spottbillig.

> Aber mich reizt
> die Wiederverwendung von Altzellen solange irgend möglich.

Die Idee finde ich an sich sehr gut.

: Bearbeitet durch User
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