Grundsätzlich geht es um Batteriemanagementsysteme (BMS) für die bekannnten 100Ah EVE Zellen oder vergleichbare für einen 48V (16S LiFePo4) Akku. Es gibt ja abseits der weit verbreiteten, sehr oft chinesischen, "all in one" BMS Platinen mit Überwachung + Balancing für 16 Zellen, Überstromschutz, Tiefentladeschutz etc., z.B. Dali und JK, auch noch Systeme, die auf jeder Zelle einen Mikrocontroller sitzen haben. Der Controller kommuniziert dann mit den anderen Zellencontrollern und einer Zentralsteuerung. Beispiele wären z.B. EMUS, ECS und noch ein paar Open Source Systeme. Hat jemand praktische Erfahrungen mit den Einzelsystemen? Als Techniker sehe ich da eine Menge Komplexität und sehr viele (unnötige) Schwachstellen, die Flexibilität ist aber schon toll.
Grundsätzlich geht es um Batteriemanagementsysteme (BMS) für die bekannnten 100Ah EVE Zellen oder vergleichbare für einen 48V (16S LiFePo4) Akku. Es gibt ja abseits der weit verbreiteten, sehr oft chinesischen, "all in one" BMS Platinen mit Überwachung + Balancing für 16 Zellen, Überstromschutz, Tiefentladeschutz etc., z.B. Dali und JK, auch noch Systeme, die auf jeder Zelle einen Mikrocontroller sitzen haben. Der Controller kommuniziert dann mit den anderen Zellencontrollern und einer Zentralsteuerung. Beispiele wären z.B. EMUS, ECS und noch ein paar Open Source Systeme. Hat jemand praktische Erfahrungen mit den Einzelsystemen? Als Techniker sehe ich da eine Menge Komplexität und sehr viele (unnötige) Schwachstellen, die Flexibilität ist aber schon toll.
was macht denn so ein BMS?
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Die Hauptfunktion ist Schutz der Batterie, also abschalte bei Überstrom, unzulässigen Spannungen, Tiefentladung
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Nebeneffekt: über das BMS kann man die einzelnen Zellspannungen bekommen, man sieht was passiert - viel anfangen kann man damit auch nicht, ausser irgendwann zu sagen die Batterie ist Schrott
Was soll da jetzt ein Microcontroller auf jeder Zelle, Bussystem usw besser machen?
Niklas M. schrieb:
Grundsätzlich geht es um Batteriemanagementsysteme (BMS) für die ... Schwachstellen, die Flexibilität ist aber schon toll.
Welchen tieferen Sinn siehst du in so einem Vollzitat, zumal wenn es bisher nur einen einzigen Beitrag gibt?
- Nebeneffekt: über das BMS kann man die einzelnen Zellspannungen bekommen, man sieht was passiert - viel anfangen kann man damit auch nicht, ausser irgendwann zu sagen die Batterie ist Schrott
Immerhin sieht man damit, WELCHE Zelle Schrott ist
Welchen tieferen Sinn siehst du in so einem Vollzitat, zumal wenn es bisher nur einen einzigen Beitrag gibt?
keine Ahnung wie das da rein gerutscht ist - war nicht meine Absicht Evtl. ein Fehler in der Forums-Software?
Ich wollte eigentlich gar nichts zitieren, nur antworten
Als Techniker sehe ich da eine Menge Komplexität
Was hat dein Text jetzt mit der Überschrift zu tun ?
Bei vielen Zellen in Reihe wäre es blöd, jede Zelle mit BMS auszustatten weil dessen Schalttransistoren Verluste bringen und um so mehr Zellen um so spannungsfester sein müssten. Also nur ein Satz Schalttransistoren, möglichst sogar getrennter Lade- und Entladeanschluss. Wie man nun erfasst welche Zelle ganz voll oder ganz leer ist, ist letztlich egal, möge die billigste Lösung gewinnen. Ein uC (mit abschaltbarer Referenz und ADC) pro Zelle ist gar nicht so dumm,,aber eer es anders bauen will, nur zu.
Ich glaube du vergiss, welche Aufgabe ein Batterie MANAGEMENT!! System hat.
Einzelzellüberwachung Wichtig! Kommt eine Zelle in die unter oder Überspannung muss es eingreifen.
Balancing
Temperaturüberwachung usw
Die einzelnen Zellmodule haben den Nachteil der Kommunikationsleitungen , Verschmutzung, begrenzter Balancing Strom usw
Ein Zentrales System hat wiederum den NAchteil, wenn die Zellen mit ungleich langen Verbindern verbunden werden,m z.B. Kabelbrücken, das fehlerhaft gemessen und balanciert wird, die Temperatur nicht direkt von jeder Zelle bekannt ist usw
Temperatur? was soll die ausmachen?
meine 280Ah Zellen - da merkst nicht mal mit der Hand das die irgendwie warm werden
Ich glaube du vergiss, welche Aufgabe ein Batterie MANAGEMENT!! System hat.
da kannst das Management noch so fett und mit hundert Ausrufezeichen schreiben - es ist kein Management-System, rein eine Sicherung Ausser an oder aus kann es nichts
Die Batterieladung managen hier Laderegler von Victron usw, aber sicher nicht das BMS
Ich glaube du vergiss.....
Du solltest zumindest verdeutlichen, wem und worauf Du antworten möchtest. Die Zitatfunktion der Forensoftware hast Du gesehen?
BMS kann man funktionell gut in drei funktionsfelder Gliedern: -Sensor: Zellspannung, Zelltemperatur, Batteriestrom, ggf Klemmen/Leitungstemperatur) -Rechner: Schwellwertprüfung, Coulomb-counter, Innenwiderstandberechnung, alterungstracking, ggf Prädiktive Sicherheits-Algorithmen. -Aktor: Lade/Entladestromeinstellung, Balancing, Notabschaltung.
Die Idee, einige Funktionen in Zelleigene Module auszulagern ist schlau, denn es kann die Verkabelung vereinfachen und energiesparender sein.
Einzelne Zellmodule sind Skalierbar. Das Zentrale Modul zur Kommunikation mit der Aussenwelt und Schaltaktoren kann genau auf die Anwendung angepasst werden.
Die Zellverdrahtung ist ein gern unterschätztes Sicherheitsrisiko, meist liegen die Litzen mit ihrer dünnen Isolation ohne Vorsicherung paralell nebeneinander und über den Zellverbindern, ein Kurzschluss durch brüchige Isolation, scheuern,vibrationen (z.b. in Fahrzeugen) oder einen gebrochenen Keramikkondensator im BMS führt dann zum Kabelbrand.
Die Kommunikation kann z.b. durch Funk oder Optische transceiver hergestellt werden. Beide Systeme kenne ich aus der Industrie (Speicherkraft hsr-li, Optisch in früheren "Sonnen"Batterien). Vom offenen Optischen system ("Infrarot-Fernbedienung)" kann ich jedoch abraten, insekten oder Spinnennetz hat hier bei mir schon zu einem Systemausfall mit Tiefentladung einer Sonnenbatterie eco generation 5.
Datenübertragung über eine Galvanische trennung oder einen Pegelwandler auf das spannungsniveau der Zellen ist einfacher, sobald auf beiden seiten ein Mikrocontroller sitzt. Meist bringt der direkt den A/D wandler für die Zellspannungsmessung mit. Sogar auf einer einzelnen platine kenne ich ein System, was an jeder Zelle einen eigenen kleinen µC hat.
Zur Trennung/Pegelwandlung eignen sich neben Funk und Licht/Optokoppler auch Kapazitive Kopplung, Stromquellen oder kleine Trafo-Übertrager. Bei einer Daisy-Chain Topologie kann die Adressierung physikalisch festgelegt werden, es kann dann aber ein einzelner ausfall die Kommunikation lahmlegen. Ein Akku sollte bei ausfall der Überwachung aber ohnehin in einen sicheren Zustand gehen.
Ich persönlich habe mich für einen hybriden Ansatz entschieden, immer ein Zellmodul pro 8/16 Zellen und ein Zentrales Modul für das Batterieschütz und Schnittstellen. So macht es auch die Automobilindustrie bei ihren Akkumodulen, und die werden sicherlich einiges durchdacht und ausprobiert haben, bevor sie diese Architektur festgelegt haben.
Die üblichen all in one BMS-Module mit harter Abschaltung verschmähe ich. Zum korrekten Balancing muss der Ladestrom per kommunikation mit der Stromquelle abgesenkt werden, bis alle Zellen glücklich sind. Das nur mittels Festspannung und BMS-Notabschaltung zu regeln, geht vielleicht bei täglicher Ladung und frischen Zellen, Batterien mit langer Lagerzeit können durch selbstentladung auseinandertriften und bekommen dann immer weniger Balancing-zeit. Gescheite BMS sind also mehr als Monitoring und Notabschaltung, sie sollten den Energiequellen und Verbrauchern jederzeit die möglichen Lade/Entladeströme basierend auf Zellspannung und Temperatur der kritischsten Einzelzelle kommunizieren, und damit Managen, dass auch ohne Abschaltung keine Grenzwerte gerissen werden. Von aussen kann das der Laderegler nicht durch die Batteriespannung erahnen.
Kann sparsamer sein?! Das musst du mir mal erklären, wie du 16 Controller sparsamer bekommen willst, als einen;-) Ich entwickle übrigens beruflich solche Systeme
Ich entwickle übrigens beruflich solche Systeme
Sieht nicht so aus
Die einzelnen Zellmodule haben den Nachteil der Kommunikationsleitungen , Verschmutzung, begrenzter Balancing Strom usw Ein Zentrales System hat wiederum den NAchteil, wenn die Zellen mit ungleich langen Verbindern verbunden werden,m z.B. Kabelbrücken, das fehlerhaft gemessen und balanciert wird, die Temperatur nicht direkt von jeder Zelle bekannt ist usw
Beide Auflistungen haben nichts originär mit 'pro (Akku)Modul' oder 'eine (zentral) für alle' zu tun.
Gescheite BMS sind also mehr als Monitoring und Notabschaltung, sie sollten den Energiequellen und Verbrauchern jederzeit die möglichen Lade/Entladeströme basierend auf Zellspannung und Temperatur der kritischsten Einzelzelle kommunizieren, und damit Managen, dass auch ohne Abschaltung keine Grenzwerte gerissen werden.
Du kennst Victron und DBus-Serialbattery? Dort funktioniert es genau so - aber letztendlich ist das BMS auch wieder nur sehr dumm - die Regelung erfolgt durch die Software im Victron
So macht es auch die Automobilindustrie bei ihren Akkumodulen, und die werden sicherlich einiges durchdacht und ausprobiert haben, bevor sie diese Architektur festgelegt haben.
hier steht ein 100k Hybridfahrzeug - die haben noch nicht mal Balancer verbaut es wird wohl darauf vertraut das die Zellen innerhalb der 7 Jahre Gewährleistung nicht zu weit auseinander laufen
Welchen tieferen Sinn siehst du in so einem Vollzitat,
Vermutlich wollte er damit verhindern, dass er angeraunt wird, wenn er nur zwei Worte zitiert, statt des ganzen Post?
ein 100k Hybridfahrzeug - die haben noch nicht mal Balancer verbaut
Ist das wirklich so, oder soll Balancen im Rahmen des Kundendienstes nur einmal im Jahr erfolgen?
Das musst du mir mal erklären, wie du 16 Controller sparsamer bekommen willst, als einen;-)
16 Controller kommen ohne Spannungsregler aus und sind annähernd immer im sleep. Natürlich wird in den Controllern 16x so viel energie verheizt, als in einem. Aber die gleiche energie würde ansonsten in der Spannungsregelung verheizt werden. Die Gesamtbelastung auf die Batterie kann daher mit einzelcontrollern geringer sein.
Ein Linearregler für den einen Controller sorgt für zusätlichen Ruhestrom. Dazu kommt ein Analogfrontend und eine bis zu 16-fach längere wach-zeit des Controllers fürs Messen und Balancen. Das kann aus Prinzip nicht weniger sein als die 16 Controller.
Ein Schaltregler braucht auch im Aussetzbetrieb selbst schon mehr, als ein moderner µC im Sleep. Die besten mir bekannten kommen da in den Bereich einstelliger µA.
Eine Ausnahme von dieser Aussage wäre vielleicht ein Schaltregler in Software parallel zu einem Linearregler für den Startup oder ein höllisch komplexes Frontend, das den Prozessor selbst inkl Versorgung zwischen den Zellen multiplext, aber ist das inkl. ansteuerung < 1 µA realisierbar?
Am ende sind die paar µAh aber auch nicht so wild, es funktionieren beide Ansätze, ich nutze wenn ich mich richtig erinnere einen LM5164
hier steht ein 100k Hybridfahrzeug - die haben noch nicht mal Balancer verbaut
Ich sag BS, welches Modell, welcher Hersteller? Es muss sich nicht direkt um Zementwiderstände handeln, ein 0805-R oder ein paar mA in den aktiv gehaltenen MUX des Analogfrontends reichen, das macht über einige Tage und Wochen viele Ah Ladung, die so Balanced werden können.
es wird wohl darauf vertraut das die Zellen innerhalb der 7 Jahre Gewährleistung nicht zu weit auseinander laufen
Das kenne ich von Akkuschrauber-akkus wo die Zellen nur überwacht, nicht Balanced werden. Die ganz schlechten versorgen noch den µC nur aus der untersten Zelle, die sich dadurch über ca. 3 Jahre langsam leert. Sieht von aussen wie kontinuierlicher Kapazitätsverlust aus, auch wenn die Zellen noch gesund sind. Hält aber die Garantiezeit und sorgt danach unabhängig von der Zyklenzahl für neue Verkäufe. Nachladen vor der ersten ernsten Tiefentladung hilft.
Ist das wirklich so, oder soll Balancen im Rahmen des Kundendienstes nur einmal im Jahr erfolgen?
ja es ist wirklich so
Es gibt da auch so Tricks wie dass das Auto einen 20kWh Aku hat Der hat in Wirklichkeit 22 kWh - sollte er innerhalb der Gewährleistung nachlassen werden die 2 kWh Reserve nach und nach frei geschaltet
Die einzelnen Zellmodule haben den Nachteil der Kommunikationsleitungen , Verschmutzung, begrenzter Balancing Strom usw
Was ist von der Verdrahtung wohl aufwändiger: Von jeder Zelle die Spannungsabgriffe zu einem zentralen BMS zu führen oder die Zelldaten direkt bei der Zelle zu erfassen und dann nur einen Kommunikationsbus zur BMS-Zentrale zu führen? Wie hoch willst du denn den Balancing Strom treiben? Wenn der ausufert, hast du ein ganz anderes Problem.
Hat jemand praktische Erfahrungen mit den Einzelsystemen?
Nein.
Als Techniker sehe ich da eine Menge Komplexität und sehr viele (unnötige) Schwachstellen, die Flexibilität ist aber schon toll.
Ein BWLer sieht wohl eher die Kosten.
Dann gibt es ja noch den Mittelweg: modulare Systeme
Hier gab es die Tage ein Webinar zum Thema: https://www.einfochips.com/webinar-optimizing-battery-performance-a-deep-dive-into-cell-balancing-for-bms/
Was ist von der Verdrahtung wohl aufwändiger: ...
Innerhalb des geschlossenen Metallgehäuses eines Batterieblocks kann man auch Funk nehmen, wobei die Antennen von Sender und Empfänger die dicken Stromleitungen von Zelle zu Zelle sind.
Systeme, die auf jeder Zelle einen Mikrocontroller sitzen haben. Der Controller kommuniziert dann mit den anderen Zellencontrollern und einer Zentralsteuerung. Beispiele wären z.B. EMUS, ECS und noch ein paar Open Source Systeme.
Erst durch diese Kommunikation/Zentralsteuerung wird es zu einem BATTERIE-Management-SYSTEM. Eine Zelle ist keine Batterie und der beschriebene Controller ist kein System.
Es gibt da auch so Tricks wie dass das Auto einen 20kWh Aku hat Der hat in Wirklichkeit 22 kWh - sollte er innerhalb der Gewährleistung nachlassen werden die 2 kWh Reserve nach und nach frei geschaltet
Sicher? Wo doch die Hersteller um jeden Kilometer angebbarer Laufleistung kämpfen? Das hätte ja nur Sinn, wenn andernfalls die meisten Akkus vor Ablauf der Gewährleistungszeit für die meisten Kunden deutlich erkennbar nachlassen würden.
Heinz R. schrieb:
Es gibt da auch so Tricks wie dass das Auto einen 20kWh Aku hat Der hat in Wirklichkeit 22 kWh - sollte er innerhalb der Gewährleistung nachlassen werden die 2 kWh Reserve nach und nach frei geschaltet
Sicher
Ja.
(die 20 und 22 sind frei erfunden, das Prinzip aber so üblich).
Sicher?
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https://www.giga.de/news/elon-musk-lockt-tesla-besitzer-mehr-reichweite-freischalten-gegen-geld/
Ja.
(die 20 und 22 sind frei erfunden, das Prinzip aber so üblich).
es sind sogar 24 :-)
wen die Details interessieren - in diesem Link erster Post das letzte PDF:
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Zwischenablage01.jpg
(200 KB)
Rick zitierte im Beitrag #7880972:
https://www.giga.de/news/elon-musk-lockt-tesla-besitzer-mehr-reichweite-freischalten-gegen-geld/
Noch besser fand ich BMW im zitierten Artikel: "Ursprünglich wollte der deutsche Autobauer seinen Kunden ein Sitzheizungs-Abo für 17 Euro im Monat schmackhaft machen, obwohl die Heizung bereits verbaut war. Nach Kritik ruderte BMW jedoch zurück."
17 Euro/Monat(!) für'n beheizten Arsch. Schönes Beispiel, es zeigt, wie Autohersteller so drauf sind.
Dieselgate lässt nochmal ganz doll grüßen.
Das Boostech ist z.B. ein System, bei dem es auf jeder Zelle einen Controller gibt. Verbunden sind die per Flachbandkabel mit dem zentralen Controllerkästchen, an das z.B. ein LC-Display angeschlossen wird zur Zellenüberwachung und zum Balancieren. Wenn alles richtig ist, funktioniert das gut. Allerdings ist die Verdrahtung das Problem. Flachbandkabel und die Wannenstecker sind nicht unbedingt immer temperatur- und wetterfest, so das da schon mal Kontaktprobleme auftreten können. Davon können einige Anwender ein Lied singen, vor allem, wenn das mit Feuchtigkeit verbunden ist. Ich führe keine Statistik, habe mich aber wegen solcher Probleme für ein zentrales BMS entschieden und bin damit im Moment recht zufrieden, wenn man erstmal Parameter und Balancing an sich verstanden hat. Mein 20s System arbeitet also mit einem ANT BMS 230A/550A.
17 Euro/Monat(!) für'n beheizten Arsch.
Der Hersteller der Heizung bekommt vieleicht Zwo-Euro-Fufzig pro Stück und die Arbeit für das zusätzliche einlegen in den Sitz vielleicht eine Minute mit allen sonstigen Nebenhandgriffen in der Produktion.
Der Hersteller der Heizung bekommt vieleicht Zwo-Euro-Fufzig pro Stück und die Arbeit für das zusätzliche einlegen in den Sitz vielleicht eine Minute mit allen sonstigen Nebenhandgriffen in der Produktion.
Nochmal: "...obwohl die Heizung bereits verbaut war."
Ich hätte BMW zu gerne gefragt, ob man das Heizungs-Abo auch monatsweise bzw. für einen beschränkten Zeitraum - z.B. November bis März - abschließen könnte.
Das Boostech ist z.B. ein System, bei dem es auf jeder Zelle einen Controller gibt.
dann bräuchte ich ja 32 Controller - da ist der Ausfall doch wohl quasi schon sicher?
dann bräuchte ich ja 32 Controller
Systeme mit 32 Zellen sind bei den Umrüstungen (es handelt sich hauptsächlich um die City-EL Einmann-Autos) nicht üblich. Aber stimmt schon, da fällt immer mal wieder was aus. Das sind weniger die Platinen an sich, sondern eben die Verbindungen. Es werden eben weder Wannenstecker mit Verriegelung verwendet, noch sehr hochwertige 'Gold Plated'). Zuhause im Speicherschrank ist das aber nicht so das Problem. Im Auto halte ich nicht so viel davon.
Nochmal: "...obwohl die Heizung bereits verbaut war."
Das habe ich nicht überlesen. Das soll nur heißen, dass vermutlich bereits weniger als 5% an Kunden reichen, dass der Autohersteller dabei nicht draufzahlt.
wen die Details interessieren - in diesem Link erster Post das letzte PDF:
Ich lese da nirgendwo das, was ich als von dir Behauptetes bezweifelt hatte. Wo bitte steht da, dass im Gewährleistungsfall die nutzbare Kapazität hochgeschaltet wird?
dass im Gewährleistungsfall die nutzbare Kapazität hochgeschaltet wird?
das steht irgendwo anders
es geht aber nicht um den Gewährleistungsfall an sich, sondern darum innerhalb der Gewährleistungszeit die versprochene Kapazität zu haben
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