Meanwell RSP 1000 Ladesteuerung, eine kleine Scheiternsgeschichte

[Carl]

Moin liebes Forum!
Zur persönlichen Erheiterung, sowie Dokumentationszwecken verfasse ich hier mal einen kleinen Bericht über meine jüngsten Bemühungen für meinen CityEL eine Ladesteuerung zu bauen. Es ist ein bisschen die Scheiternsgeschichte eines angehenden E-Technikers.

Kontext: Auf empfehlungen von Jürgen Fleischmann habe ich mir nach dem Abrauchen meines HF-Laders ein RSP-1000-48 besorgt. Diese Netzteile liefern bis zu (56V-57V) und das Wichtige: Es ist ein Netzteil mit CC-Overload-Protection. Das bedeutet: Will die angeschlossene Last zu viel Strom haben reduziert das Netzteil die ausgegebene Spannung so, dass sich der maximalstrom (bei mir 25A) einstellt. Schimpft sich dann "Constant Current Limiting". Solche Netzteile können eben auch Batterien Laden.
Wichtig ist der Litium Batterie nur, dass sie nicht zu lange auf Ladeschlussspannung gehalten wird sondern irgendwann auch wieder auf ca. 54V "chillen" darf. Mit dem Versagen meines alten CityCom BMS konnte sich darum nun nichts mehr kümmern. Eine Ladesteuerung musste her.

Der Plan: Verschiedene Lademodi (Boost bis 56V, CutOff bei 10A und sanfteres Laden bis 80% (53,3V, CutOff bei 0,5A)), Baterieheizungssteuerung, Temperaturüberwachung, regelung des Netzteils.
Das Meanwell hat die Möglichkeit die Netzteilausgangsspannung extern über ein Poti oder eine Spannung zu regeln, sowie extern an und aus zu schalten. Also ließ sich mit einem Digitalpoti, einer Spannungsmessung und einer Strommessung an einem Arduino alles realisieren.
Gesagt - 10 mal getan
Hardware: Arduino Nano, ACS 712 30A Stromsensor, DS18B20 Thermometer, MCP41HV51 Digipot, ein paar Mosfets und Widerstände, L7805acv 5V controller
Erstmal habe ich mich der Software gewitmet und das Programm in der Arduino IDE geschrieben. Das lief auch recht gut.
Also guterdinge nach viel Gebrüte alles verlötet. Viele Kallibrierungstests gemacht, ein Programm geschrieben, dass mir automatisch einen Lookuptable generiert mit allen Spannungen, die sich durch das Digipot einstellen ließen. Und dann noch einen letzten finalen Test gemacht vor dem Einbau....12V Netzteil eingeschaltet, Arduino gekillt. Alte Netzteile immer erst einstecken, dann anklemmen...merk ich mir.
Also Version 2.0 gebaut. Noch ein paar Verbesserungen vorgenommen. Glücklich und zufrieden. Doch irgendwas gefällt mir an meinem Stromsensor nicht. 30A durch einen 5x5mm chip... ich weiß ja nicht.
Ich konnte leider auf dem Schreibtisch nur bi 5A Testen, also dachte ich mir: Einfach einbauen. Was soll ich sagen, der ACS 712 ist nach 30 Sekunden zum Toaster geworden. Die Moral von der Geschicht, nicht alles was 30A darf kann auch 30A dauerhaft. Leider war der Hersteller etwas spärlich mit Angaben. Ich bin sicher, mit der richtigen Kühlung hätte das schon funktioniert.
Ein kleines Softwareupdate später ignoriert die Ladesteuerung nun den Strom und arbeitet nur noch mit der Spannung.
Version 3.0 bekommt dann einen ACS 758 als Stromsensor und wird auch auf einem Richtigen PCB gebaut. Irgendwann mal. Jetzt habe ich erstmal die schnauze Voll.
Meine Frage an euch: Womit ladet ihr so eure ELs? Und was steuert bei euch die Ladekurve?

Besten Gruß an alle genauso verrückten,
Carl

 

[Kamikaze]

Womit ladet ihr so eure ELs? Und was steuert bei euch die Ladekurve?

Da hast du dir ja eine Menge Arbeit gemacht.
Finde ich in sofern interessant, da ich in absehbarer zeit auch 1-3 Netzteile für ein 48V-System steuerbar zu einem großen Ladegerät zusammenbasteln will. (Allerdings nicht für's EL. Das hat bei mir nur 36V Nennspannung.)

Ich lade mein EL meistens entweder mit meinem Untersitzlader: https://www.akkukaufhaus.de/ladeger...10a-lifepo4-ladegeraet-fuer-life-akkus?c=3769
oder mit einem Netzteil in meiner Garage, das auf 41,5V (bei 12S = ca. 3,46V/Zelle) eingestellt ist.
Ist sicherlich nicht optimal, da das Netzteil nicht abschaltet und das Ladegerät die Spannung schon sehr hoch treibt (43V = ca. 3,6V/Zelle; aber immer noch innerhalb der Zellen-Parameter).
Eine Limit-Funktion (z.B: "lade nur bis XX% oder XXV und schalte dann ab") habe ich bislang nicht umgesetzt - habe aber mit ganz ähnlichen Gedanken gespielt, wie du sie oben umgesetzt hast...
In sofern: Vielen Dank, dass du deine Erfahrungen hier teilst!

 

[wchriss]

Hallo Carl,

@ Wichtig ist der Litium Batterie nur, dass sie nicht zu lange auf Ladeschlussspannung gehalten wird sondern irgendwann auch wieder auf ca. 54V "chillen" darf. Mit dem Versagen meines alten CityCom BMS konnte sich darum nun nichts mehr kümmern. Eine Ladesteuerung musste her.

Wo hast du diese weißheit her ?
Wenn die ladeschlusspannung erreicht ist, einfach nach 10 min ( für das Balancing ) abschalten fertig.
Lief bei mir jahrelang ohne Probleme.
LG
Christian

 

[Kamikaze]

Wenn die ladeschlusspannung erreicht ist, einfach nach 10 min ( für das Balancing ) abschalten fertig.

Ist doch genau das, was @Carl schreibt.
Nach erreichen der Ladeschlussspannung sollte das Ladegerät/Netzteil abschalten (ggf. nach etwas Balancing-Zeit).

Mein Netzteil macht das z.B. nicht.
Dadurch bleibt die Ladeschlusspannung (die ich glücklicherweise relativ niedrig einstellen kann) ständig am Akku.
Dass sich das negativ auf die Lebensdauer auswirken kann habe ich auch schon mehrfach im PV-Forum gelesen.
Ich meine, dass man die negativen Auswirkungen durch Herabsetzen der Ladeschlussspannung mindestens teilweise ausgleichen kann, aber wirkliche Erfahrung habe ich dahingehend bisher nicht, da mein Akku erst drei Jahre alt ist und auch nicht regelmäßig diese Behandlung erfährt. (Ich stecke meist einfach aus, wenn voll.)

Der Untersitzlader schaltet sich bei Erreichen der Ladeschlussspannung ab.
Leider kann ich an dem die Schlussspannung nicht einstellen.
Was nun für den Akku am Ende besser ist bleibt fraglich.

Das wichtigste für den Akku ist mMn. Bewegung. Wird das EL regelmäßig bewegt, sind die Zeiten, in denen durch "Überladung" Schäden entstehen können auf ganz natürliche Art sehr begrenzt.
Auch muss (je nach Fahrprofil und Akkugröße) nicht jedes mal sofort nach dem heim kommen der Akku rappelvoll geknallt werden.

Auch das BMS kann helfen Schäden durch Überladung zu minimieren.
Die meisten BMS nutzen nämlich einen resistiven Balancer. Das bedeutet, dass immer dann, wenn eine Zellenspannung zu hoch wird (idR. >3,5V ca.) ein Widerstand zugeschaltet wird, der mindestens einen Teil des Ladestroms "verheizt".
Nutzt man dazu ein Ladegerät, das dazu passt - also dessen Ladestrom in diesem Spannungsfeld ähnlich oder kleiner dem maximalen Balancing-Strom ist, dann kann das BMS notfalls des gesamten Ladestrom verheizen und keine Zelle wird überladen.
Häufig sind die Ladegeräte aber deutlich stärker als die Balancer. Netzteile kann man hierzu ggf. einstellen.
Das Boostech-BMS (Version 2) kann soweit ich weiß max. 5A verheizen und balanciert ab ca. 3,52V (gemessen mit meinem Multimeter unter Beachtung der LED, die den Balancing-Betrieb anzeigt). Geneueres dazu im BMS-Teil des Service-Handbuchs.

 

[wchriss]

Sorry aber für so ne simple Abschaltung braucht es keinen Adurino, klar wenn man ich damit spielen möcht ist das ok. Geht aber auch mit einem runden dutzend Eektronikbauteilen.

 

[Carl]

Wo hast du diese weißheit her ?
Wenn die ladeschlusspannung erreicht ist, einfach nach 10 min ( für das Balancing ) abschalten fertig.
Lief bei mir jahrelang ohne Probleme.

Also erstmal: Ich habe oft gelesen, wie die Leute sich in PV-Foren die Köpfe einhauen wer nun Recht hat, was am besten für die LFP Akkus ist. Das liegt natürlich auch daran, dass selbst Hersteller und Ladegerätbauer noch nicht genug wissen. Die Technologie ist vergleichsweise echt wenig beforscht.
Ich persönlich wollte auch keine Diskussion über die Grundsätze des Akkuladens anstoßen. Obwohl das wohl bei dem Thema unvermeidbar ist.
Ich habe seeehr viel gelesen und für mich meine persönliche Meinung darauf basiert. Am ende des Tages geht es mir auch darum, dass ich das Gefühl habe meine 1600€ an Litium gut zu behandeln.
Ich habe aus Quellen wie dieser hier, https://nordkyndesign.com/charging-marine-lithium-battery-banks/, die Information, dass es wichtig ist irgendeine Form von Abschaltung zu haben, selbst, wenn man nur 3,4V/Zelle zum Laden benutzt. Ansonsten kann man die Zellen überladen.
Dazu kommt, dass ich weiß, dass die Zellen schneller altern bei hohem SOC (dazu gibts reichlich studien) und dass sie mindestens Jährlich 0-100% gecyclelt werden sollen sich aber ansonsten über den Betrieb zwischen 10-90% freuen (Datasheet).
Mein Chargecontroller sollte also gerne die Ladekurve eines echten Chargecontrollers immitieren. D.h. Bei erreichen der Ladeschlussspannung auf einen einstellbaren Abschaltstrom (0.05C) warten und dann abstellen.
Da ich aber nicht immer 100% SOC brauche läd er in der Regel nur ab 52.8V (70%) und nur bis 53.33V also irgendwo zwischen 80 und 90%, je nach Temperatur. Vielleicht setze ich diese Werte in Zukunft noch weiter herrab, lässt sich alles in meiner Software einstellen.
Deine Methode klingt auch völlig valide. Ich automatisiere hier bloß wirklich alles, da es a) Spaß macht und b) das Fahrzeug weniger Wissen benötigt zum Betrieb, was für meine Eltern wichtig ist.
Kamikaze, ich stimme dir völlig zu, BMS kann helfen, balancing kann Helfen. Ich habe gar keinen active Balancer, weil man meinen Recherchen und Erfahrungen zufolge auch vieles mit dem falschen Balancing schlechter machen kann. Wichtig ist, dass man erst ab einer Spannung von 3,5V balanced, sonst macht man sich das schöne Top-balancing kaputt und schaded den Zellen. (Wieder nur eine Meinung aus meiner Recherche).
Mein schöner Boostech Balancer ist leider kaputt. Der konnte ja wunderbar ab 3,5V balancen, aber er denkt eine Zelle ist 0,3V niedrieger, also balanced er quatsch. Habe ich hier ja schonmal angesprochen.
Das war jetzt viel Text um nichts, aber ich freue mich drauf Version 3.0 zu entwickeln mit hoffentlich Funktionierender Ladestrommessung bis 50A/100A und dann geht das hoffentlich auch mal auf GitHub oder so.
Was für einen Untersitzlader habt ihr denn? Den HF-Lader von CityEL? Der hat ja allerlei solche überlegungen schon verbaut. Mein Industrienetzteil kann sowas alles nicht.

 

[Carl]

Sorry aber für so ne simple abschaltung braucht es keinen Adurino, klar wenn man ich damit spielen möcht ist das ok. Geht aber auch mit einem runden dutzend Eektronikbauteilen.

Jeder was er kann, ne. Mein Arduino kostet 3€, da ist man mit ner Hand voll Bauteilen auch schnell. Analogtechnik ist nicht so mein Ding. Ich bin mit MCs aufgewachsen.
Außerdem Heizungssteuerung fürn Winter finde ich schon wichtig. Bei -5° soll die Kiste eben nicht Laden. Soweit ich weiß macht der HF-Lader von Citycom das von sich aus.
Ich für mich persönlich kann z.B. auch mehrere Ladeschlusspannungen nach Lust und Laune festlegen im Code, deswegen mag ich es.

 

[Sascha Meyer]

Hi Carl,
echt spannendes Projekt, sauviel Arbeit.
Ich hab so nen Meanwell-Lader seit vielen Jahren unterm Sitz. das Ding hat etwas ADHS und schiebt je nach Laune zwischen 23 und 25 Ampère, mehr nicht. Bei mir is hinten ein kleiner Stecker mit Bruecke drin. Und Wackelkontakt. Alle Schaltjahr spinnt der Geraet und laedt gar nicht. Kurz am Stecker gewackelt und die Welt is wieder im Obi. Nen Defekt konnte ich noch nicht identifizieren.
Ansonsten is der Meanwell nicht schlecht. Nur etwas schwach auffe Brust..

Viele Gruesse aus dem Saarland, Sascha

 

[Lomax223]

Hallo Carl !

Grabe doch einmal hier im Forum unter " HP Servernetzteil " nach, da gibt es einige Umbauten
mit Zusatzplatine die dir vielleicht Denkanstöße geben können.
Habe so eines von einem Foristen umgebaut für mein EL (13 S ) bekommen und bin/war all die Jahre zufrieden damit

Gruß

Walter

 

[wchriss]

Hallo Carl, ja klar ist mit dem Arduino mehr möglich und wie du schreibst soll es ja auch spass machen.
Ich komme halt noch aus der pre-PC-Zeit, von daher auch die analoge Lösung bei mir.

Mein Ex-City-El hatte 3 Ladegerät, eins bestehend aus 6 Servernetzteilen mit insgesamt 3,6 kw Leistung und
2 Lader bestehend aus ChinaNetzteilen mit jeweils 1,2kw Leistung. Die Ladesteuerung wurde kpl. analog gemacht.
Gibt es hier auch einen Fred must nach Umbau El 64V 100Ah suchen.
Damit hab ich auch den CityEL-Streckenrekord aufgestellt, 1070km in 23,5 Std.
Gruß
Christian