Sicheres BMS, gibt es so etwas überhaupt?

[Emil]

Edelstahl als Material für die Befestigung ist schon gut, da es bei keinem der Materialien korrodiert. Der Strom wird sowieso über die Kontaktflächen übertragen und nicht über die Schrauben und das Gewinde, da die Leitfähigkeit ungefähr um den Faktor 40 geringer ist als die von Kupfer. Saubere Kontaktflächen behandelt mit Vaseline oder Kontaktfett mit Metallpartikeln sorgt dafür dass keine Feuchtigkeit eindringt. Auf dem Alukontakt kann man noch Cupal Scheiben einsetzen.

In Frage kommen dann entweder kurze V2A/V4A Gewindestangen mit den Verbindern, selbstsperrendem Federring und Mutter. Das Drehmoment sollte dann bei M8 Schrauben aber eher in Richtung 20 Nm gehen. Den Balancer kann man dann auf die Mutter aufsetzen und diesen dann ebenfalls mit Federring und Mutter befestigen. Dafür reicht dann auch ein geringeres Drehmoment.

Alternativ kann man auch Spezialschrauben mit M3/M4 Bohrung verwenden, und den Balancer dann mit Inbusschrauben und Federring befestigen.

 

[thegray]

Also bei der Gewindestangen-Lösung würde ich es so machen.
(der Reihenfolge nach von unten nach oben also so wie man es bei einer Montage "auflegt")

Batt.Pol - Polverbinder - Federscheibe oder vergleichbares - Mutter - Mutter - große UScheibe - Platine - g. UScheibe/Federscheibe - Mutter (Wahlweise selbstsichernd)

Anmerkung :
Vaseliene oder Vergleichbares - braucht nicht weiter ausgeführt werden, nach Gusto (Da wo säurefreies Fett ist kann nichts anderes hin. (eine the[rr]oretische Brandlast ist für mich nicht Diskutabel)

Mutter - Mutter (dünne Ausführung) keine großen Haltekräfte; ich denke erklärt sich selbst (ebenfalls mit "auf Dünn" geschliffenen; vertikal Abgewinkelten Maulschlüssel eingeschrumpft wegen Isolierung) kontern. [warum nicht selbstsichernd? Weil im Fehlerfall am Pol-Kontakt erhöhte Temp. auftreten und die SS-Muttern mit der KS-Einlage ihre Funktion einbüßen - andere in Metall...ja aber wer hat die schon auf die Schnelle ausserdem bieten die SS-KS keine gute Auflage für die nächste Verschraubung]

Federscheiben o. Vergleichbar(Wellscheiben ) - nun grade bei den geringen Anzugkräften können die die Verbinder gut Plan aufdrücken selbst bei mech. Spiel.

Große U-Scheiben bieten großflächige mech. Druckverteilung so das in keinsten Fall über die Elastizität des Platinen Material hinausgegangen wird und so Material-Wanderung ausgeschlossen ist.

Getrennte Verschraubung nun mit Konterung ich denke das dies Kontaktsicherheit bietet.

Zu guter Letzt : In "Dreckslöchern" wie dem EL-Batt-Kasten ein Spritzer Hartwachs auf die Verschraubung.

 

[andreas Andreas]

OK, habs verstanden, man muss nach Madenschraube M8 suchen, DIN 913. Länge: 15(Einschraubtiefe)+2(Zellverbinder)+1.5(Scheibe)+2(Federscheibe)+6.5(Mutter)+1.5(Scheibe)+2(Platine)+1.5(Scheibe)+2(Federscheibe)+6.5(Mutter) macht 40.5mm. Also ein Überstand von 25.5mm über dem Pol. Mein bisheriger Aufbau hat 14mm, also kommt eine Verlängerung von 11.5mm raus.

Nachteile: Die Platine sitzt ungefähr 11.5mm höher als mit meiner bisherigen Lösung. Eine nachträgliche Kontrolle des Anzugsmoments des Zellverbinders bei montierter Platine ist unmöglich.

Vorteile: Zellverbinder kann unabhängig vom Balancermodul montiert werden, Zellverbinder kann deutlich höheres Anzugmoment verkraften als Platine, Kontaktsicherheit des 400A-Verbinders verbessert. Größerer Abstand zur Zelle kann auch thermische Vorteile für die Zelle haben (Sicherheitsventil). Keine elektrische Überspannung an Platine während der Montage falls kapazitive Last (Ladegerät, DCDC) angeschlossen. Man muss wirklich darauf achten und es ist nicht trivial. Ich werde das nochmal genauer erklären müssen, weil es auch andere BMS und Module betrifft. siehe nächster Beitrag.


Alternativen: Beide Seiten auf der Platine bekommen ein Loch (statt Langloch), damit steigt das erlaubte Drehmoment für beide Pole auf 16Nm.

Gruß
andreas

 

[andreas Andreas]

Hallo, jetzt nochmal der Aspekt mit der Überspannung, die bestimmte Leitungen zu zentralen BMS oder Kontakte zu dezentralen Zellmodulen betreffen. Wenn der Zellverbinder unterbrochen ist oder einen zu hohen Kontaktwiderstand aufweist, aber das Zellmodul, z.B. über die noch lose Schraube schon mit dem Zellpol berührt wird, dann sieht das Zellmodul plötzlich die Gesamtspannung der Batterie, in meinem Fall 50 Volt!
Meine Zellmodule schalten bei Spannungen >3.6 V einen Lastwiderstand mit Hilfe eines FETs ein. Die Gatespannung ist gleich der Betriebsspannung abzüglich den Schaltverlusten des Komparators und Vorwiderständen. Das Gate wird mit einer Kapazität gedämpft, der Komparator kann nur einen begrenzten Strom schalten, das Gate wir also langsam geladen und entladen, damit wenig HF entsteht, wenig Schwingung. Bei anderen Modulen wird der FET analog geregelt, was ebenfalls Schwingungen unterdrückt.
Wenn bei der Montage (oder auch nach schlechter Montage im Betrieb) bestimmte Bedingungen herrschen erzeugt man also Überspannung am Zellmodul und es versucht durchzuschalten, mit 1.7 Ohm. Wenn z.B. ein Ladegerät, DCDC, Motorregler, also eine Kapazität an Plus und Minuspol der Batterie angeschlossen ist, dann haben diese Geräte an ihren Schnittstellen Kapazitäten, oder noch Schlimmer: es sind Dauerhochstromverbraucher, die am liebsten 20A saugen.
Dann wird der Lastwiderstand und der FET heiß. Die rote LED sieht ebenfalls Überspannung und brennt durch. Die Spannung an den Bauteilen beträgt kurzzeitig bis 50V, entsprechend der Gesamtspannung aller Zellen. Das kann bei höheren Spannungen zum regelmäßigen Ausfall aller möglichen Teile führen.

Abhilfe: Man trennt den Stromkreis auf. Komplett, da darf gar nichts mehr dranhängen. Am Ende muss man diese Stelle schliessen und geht nach altbewährten Regeln vor: Mit Widerstand und Klemmen den Kontakt herstellen, bevor die entscheidende Schraube gesetzt wird. Aber es bleibt unpraktisch und gefährlich, es setzt einen unter Druck.

Das Problem kann theoretisch auch im Betrieb auftreten, wenn der Kontakt abhebt aber das Zellmodul am Pol angeschlossen bleibt. Ich konnte es noch nicht beobachten.

Das Problem tritt auch bei zentralen BMS auf, wenn der Stecker nicht gezogen wird.

Gruß
andreas

 

[Sven Salbach]

ja, und was willst Du dagegen tun!??
DAS stellt ein Mangel generell am Akkupack da und ist daher kein Problem des BMS.
Logisch könnte man die Systeme davor schützen, wie geasgt ist neimand so bescheuert und kennt das Problem nict..nur der Aufwand um das zu erreichen erhöht die Asfallwahrscheinlichkeit eher als das es einen Schutz darstellt daher macht es NIEMAND!! auch mein System würde dann Schaden davon tragen und auch Deins wird es nicht hinbekommen, da Du dazu PSnnungfestere Fets bräuchtest.und die haben einen viel zu hohen RDS On!
Un kommt mir jetzt nicht mir Relais oder aowas!das wäre weder stationär aber erst recht nicht Mobil eine Lösung.
Wie gesagt..die Konstrukteure solcher Systeme mahcen sich darüber ganz sicher einen Kopf nur bringt jeder erhöhte Aufwand etwas ausfallsicherer zu mahen, ein zusätzlich erhötes Risiko ...auszufallen!!
JEde unnötige Diode mehr jeder sich stärker aufheizende Fet stellt ein neues potentiell defektes Bauteil dar.

 

[Emil]

OK, habs verstanden, man muss nach Madenschraube M8 suchen, DIN 913. Länge: 15(Einschraubtiefe)+2(Zellverbinder)+1.5(Scheibe)+2(Federscheibe)+6.5(Mutter)+1.5(Scheibe)+2(Platine)+1.5(Scheibe)+2(Federscheibe)+6.5(Mutter) macht 40.5mm. Also ein Überstand von 25.5mm über dem Pol. Mein bisheriger Aufbau hat 14mm, also kommt eine Verlängerung von 11.5mm raus.

Was willst Du mit den vielen Scheiben erreichen außer dass alles höher wird?

Jeder unnötige Übergang zwischen Materialien erhöht den Widerstand deutlich. Deshalb sollte man hier mit einem Minimum auskommen. Das typische Balancermodul wird auch nicht gut funktionieren, wenn der der Übergangswiderstand zur Zelle deutlich höher ist.

Vielleicht ist die Lösung mit den Spezialschrauben doch besser für Zellbalancer/BMS geeignet,

 

[andreas Andreas]

Ruhig Blut. Ich habe nicht gesagt, dass es so gemacht werden muss, sondern dass es Alternativen gibt. Eine Möglichkeit sind die Madenschrauben, so daß die Zellverbinder alle vor den Zellmodulen montiert werden, damit keine Überspannung enstehen kann. In diesem Fall könnte man ein Ladegerät angeschlossen lassen, während man ein Zellmodul montiert oder austauscht. Ich finde die Lösung nicht besonders gut, würde aber nicht grundsätzlich auf die Scheiben verzichten, sondern einfach dünnere auswählen. Dass die Anzahl der Scheiben irgendeinen negativen Effekt auf die Stromleitfähigkeit hat kann ich nicht nachvollziehen, wir bewegen uns hier im Bereich kleiner 0.1 Milliohm pro Kontakt. Scheiben verteilen die Last besser und schützen die Platine vor Drehmoment und Abrieb. Aber egal, es gefällt uns allen nicht besonders gut.

Einigen wir uns darauf, dass es Möglichkeiten gibt, aber der Aufwand nicht gerechtfertigt ist, solange man die Regel, dass 0 Strom fliesst, weil der Kreis mechanisch geöffnet wurde, eingehalten wird. Das kann z.B. die Hauptsicherung sein.

Damit kommen wir zum nächsten Thema: Die Topologie oder Architektur, die Verschaltung.

Balanciert werden kann nur, wenn geladen wird oder wenn rekuperiert wird. Im 1. Fall haben wir also eine externe Energiequelle, im 2. Fall ist der DCDC an und wir haben 12V.
Was mich an meinem System immer ärgert, ist dass ich nach dem Balancieren noch irgendwann die Hauptleitung trennen muss, das was manche als Knochen bezeichnen. Ansonsten entlädt der DCDC die Batterie wieder. Ich hätte gerne ein System, bei dem nach Beendigung der Balancierung die Batterie ihre Ladung zu 100% hält. Es soll nicht weiter geladen werden, es soll aber auch nicht entladen werden. Ich setze mal voraus, dass der Entladestrom durch die Zellmodule vernachlässigbar ist, manche brauchen 12mA, andere 1-2mA. Ich möchte auf keinen Fall, dass der DCDC die Energieversorgung des BMS für die Ladung übernimmt. Denn wenn ich noch die Sitzheizung anhabe oder Radio oder irgendwas anderes, dann verbrauche ich nicht nur 200mA, sondern womöglich 3A und dann ist die Batterie nach 30h tiefentladen und kaputt. Ich brauche also ein eigenes 12V- Netzteil für die Zentrale oder ein Relais, das den DCDC zuverlässig abschaltet. Die 1. Lösung gefällt mir besser, weil ich während der Balancierung sämtliche Störquellen abschalten kann, indem ich das Fahrzeug von der Batterie trenne.
Ganz grob:
[attachment 1637 CityelTopology.JPG]
Gruß
andreas

 

[andreas Andreas]

[attachment 1638 CityelTopologyr1.JPG]
Jetzt mit redundanter 12 Volt Versorgung der BMS Zentrale, die die Relais für die Ladegeräte schaltet. Vorteil: Die Batterie wird während der Ladung und nach Beendigung der Ladung nicht belastet. Idealerweise bekommt das Primärrelais für den starken Lader nur Spannung, wenn der Hauptschalter zum Fahrzeug geöffnet ist.

Gruß
andreas

 

[andreas Andreas]

Hallo
Wie macht ihr das? Wie stellt ihr sicher, dass keine Leckströme die Batterie entladen?
Ich möchte beim laden einschalten und dann nicht mehr hingucken und es am nächsten Tag benutzen. Oder auch nach 1 Woche. Man könnte ja auch die Ladung fortsetzen, falls die Gesamtspannung abnimmt. Campingplatzmodus. Licht und Radio an und gleichzeitig am 230V Netz angeschlossen.

Gruß
andreas

 

[Multimegatrucker]

Wie macht ihr das? Wie stellt ihr sicher, dass keine Leckströme die Batterie entladen?

Hallo Andreas,

ich kann nur für mich und mein City el sprechen. Ohne BMS = keine Sorgen.
Funktioniert seit Jahren bei meinem Lionel (mein City el) einwandfrei.

Die Voraussetzungen, dass es gut und sicher funktioniert, habe ich hier schon so oft gepredigt. Irgendwann wird man müde!

Eine Gutenachtgeschichte gefällig?
Ich hatte mal einen Bieber. Der stand lange einfach nur herum und es war ein "super" BMS verbaut. Ich weiß nicht mehr genau ob es anfänglich 54 Stück 200Ah Blöcke waren oder nur 50?! Diese wahnsinns 200Ah Blöcke hatte ich für wirklich teuer Geld zusammen gesucht. Ja selbst die Fahrt nach Polen war es mir Wert.
Innerhalb von 5 Monaten Standzeit konnte ich mindestens 25 Blöcke dem Schrotthändler mitgeben weil diese Blöcke bis auf NULL Volt tiefentladen waren. Einziger Verbraucher war das BMS.

Im Gegensatz dazu: Mein Lionel steht mit seinen 16 mal 100Ah seit 8 Monaten ohne BMS. Da setze ich mich rein, lege ein paar Schalter um und fahre mindestens 100km.

Grüße
Johannes

 

[Emil]

Na ja, das ist für mich ein typischer Bedienungsfehler. :-(

Entweder stand in der Bedienungsanleitung zum Fahrzeug/BMS nichts über den Eigenverbrauch drin, oder Du hast die Angaben dort einfach ignoriert.

Ein Anschluss des Fahrzeugs mit eine Wochenschaltuhr an den Strom hätte das Desaster verhindern können.

Bei mir alles von den Zellen getrennt. Da ich keine Zell-BMS verwende kann ich bei meinen Akkupacks einfach den Stecker des BMS ziehen.

Wie Johannes richtig schreibt kann man die Zellen monatelang herumstehen lassen ohne dass sie nennenswert Kapazität verlieren.

Ich mag keine Zell-BMS eben weil man keine Kontrolle darüber hat was sie gerade mit der Zelle tun. Wenn ich ein Zell BMS installieren würde dann eins das an einem Pol mit einem Kabel angeschlossen wird. Da kann man dann einen einfachen Schalter oder ein Relais einbauen und das BMS von der Zelle trennen.

 

[Sven Salbach]

Das ist halt ein Vorteil bei aSystemen wie meinem PMOS..einfach die 12V abschalten und es verbraucht kein Strom mehr...
Ich persönliche rate aber davon ab es abschaltbar zu machen...danach vergisst man es wieder einzuschalten und hätte sich das BMS schenken können...oder wieder zusätzlich Sicherheiten einbauen, damit das nicht passieren kann..Du siehst..man kann ssich mit Sicherheiten auf völlig zuabuen und mehr Fehlerquellen schaffen als aus dem Weg räumen

 

[Christian s]

Ist beim PMOS gesichert daß bei 12 V Abschaltung keinsterlei Strom über die Meßkabel fließt ?

 

[Sven Salbach]

ja, es arebtiet ja mit nur EINEM Spannungsteiler..abgetastet wird über optische Relais (PhotoMOS)

 

[Christian s]

Danke , hab diese info in das gebrauchsanweisungsgerüst gesetzt. ... andere Benutzer haben noch nichts dazugeschieben. Auch Du ,Sven darfst einige Fragezeichen in der Gebrauchsanweisung durch Infos ersetzen, oder korrigieren wenn blödsinn drinsteht

Oder arbeitest Du schon so heftig am Nachfolgemodell daß eine genaue Beschreibung des Vorgängers schon uninteressant wird.

 

[Sven Salbach]

ja, der Nachfolger ist ebreits bei mir verbaut bzw der letzte TEstversion liegt hier vor mir..ist von er Funtkion aber weitegesehend identsich aber deutlich Bateilreduziert

 

[Christian s]

und kann da nicht irgendwann wenn ein bauteil älter ist über die balancingwiderstände etwas strom versickern ?

 

[Sven Salbach]

nein, dann wäre es kaputt und würde ja irgendwann gemeldet

 

[Joe-Hotzi]

Oder andersherum:
Kann es passieren, dass ein Balancerwiderstand defekt ist, aber das BMS trotzdem meint, es würde balanciert? Das hatte ich mal (beim GK-BMS) - klar kommt dann irgendwann die obere Spannungsabschaltung durch das BMS. Aber es wird halt nicht balanciert und der Zelle tut es auch nicht wirklich gut ...

 

[andreas Andreas]

Hallo
Dann stelle ich meine Fragen eben nochmal anders:
Wie ist das Ladeende definiert?
Was passiert dann?
Wie hoch ist die Strombelastung der Batterie durch DCDC und BMS nach dem Ladeende?
Was muss der Anwender anschließend noch erledigen?

Für mein Licoup kann ich die Fragen ja schonmal beantworten:
Wie ist das Ladeende definiert?
Das Ladeende ist duch einen Timer vorgegeben, danach werden alle Lader abgeschaltet.
Was passiert dann? Wie hoch ist die Strombelastung der Batterie durch DCDC und BMS nach dem Ladeende?
Bei meiner bisherigen Lösung ohne externes Netzteil entlädt der DCDC die Batterie mit undefiniertem Strom > 160mA. Pro Tag verliert man mindestens 3 Ah. Bei meiner neuen Lösung mit externem Netzteil ist der DCDC immer abgeschaltet, nach Ladeende fliesst ein Strom < 2mA durch die Balancermodule, was bei 90Ah einer maximal zulässigen Standzeit von 45000 Stunden also 5 Jahren entspricht, pro Tag verliert man 0,048Ah.
Was muss der Anwender anschließend noch erledigen?
Ohne externes Netzteil: Den Batteriehauptschalter unterbrechen. Mit externem Netzteil: Nichts. Es fliesst noch nicht mal ein Leckstrom aus dem 230 Volt-Netz, weil der Timer alles abschaltet.

Gruß
andreas