Hochvolt Akku für eine fahrende Zapfanlage

[s4bbschn]

Bin froh das mein Projekt reifen kann.

Ich habe mal die ganze alten Videos von Andreas mir angeschaut und ich komme immer mehr zu dem Entschluss mir das BMS selbst zu bauen.

Und am Schluss zwei Relais in Reihe als Sicherheit dann kann ich alles nach meinem Bedarf bauen und ich habe die volle Übersicht über alle Zellen.

Sobald ich einen Schaltplan zusammen habe posten ich ihn mal

[gebrauchter-strom]

ja ein hochvolt bms suchen eh einige
bitte bauen - testen - veröffentlichen.

ich hab mir auch mein eigenes BMS "aBMS" gebaut, jedoch ist das echt tricky. ein pic hier:
https://forum.drbacke.de/viewtopic.php?p=9883#p9883
hab probleme mit den high-side driver gehabt, die schalten die fets nicht immer ein.
wollt das umbauen mit isolated dc-dc convertern + optokoppler - die liegen zwar am tisch aber hab noch keine zeit gehabt.
also lauft mein BMS nur als battery-monitor das den akku nicht trennen kann - aber das tut echt zuverlässig.
es logged alle paar sec alle daten (cell voltages, pack current) auf eine sdcard zum später analysieren - das hab ich mir einige male schon angeschaut. echt helpful !
im allgemeinen hab ich kein problem die cells gebalanced zu halten mit den active balancern. hab sehr gute cell connectors wo keine spn abfällt bei hohen strömen.
aber ich sollte die trennvorrichtung auf jeden fall noch bauen.
anbei meine schematic (noch nicht ganz correct) .. ich stelle das ganze auf github wenn ich dazu komme ..

[s4bbschn]

ja ein hochvolt bms suchen eh einige
bitte bauen - testen - veröffentlichen.

ich hab mir auch mein eigenes BMS "aBMS" gebaut,

Bin immer noch auf dem Trichter es langsam wachse zu lassen 8 Zellen an einem selbstgebauten BMS damit will ich starten und dann immer Blockweise weiter zu bauen.

Meine Skizze sieht erstmal genauso aus bzw. Ich hatte zunächst den MCP3208 drin aber der hat Lieferzeiten jenseits von gut und Böse und bin auch schon über den multiplexer gestolpert.

Nur warum brauchst du die operationsverstärker noch nicht ganz verstanden

Meine Lasttrennung kann der STO ( safe torque off) des FUs werden damit bricht die gesamte Last ein plus eine sehr kleine Sicherung nach der Batterie ca. 3A und jedes bms ein eigener relais oder mosfet. Damit sollte ich den Lichtbogen/ Hohespannung in den Griff bekommen.

Das Laden habe ich erstmal aus meiner Überlegung gestrichen da werde ich die Blöcke einzeln laden

[gebrauchter-strom]

die ersten 4 opamps nach dem spannungsteiler sind voltage follower - die ziehen keinen strom von den widerständen.
das muss man einbauen weil sonst kleinste ströme die messung verfälschen.
in den spannungsteiler 200k/20k fließen nur paar uA +ungenau (0.1%) aber das kann man mit software weg calibieren.
ich behaupte mal mein bms misst absolut 0.01V genau. und differentiell 0.001V

der andere opamp nach dem multiplexler ist ein differenzverstärker der immer eine zelle misst (+ 2x voltage follower als eingang, als ein instrumenten verstärker).
es wird binary 0..15 gezählt und immer 1000x gemessen mit dem internen 10bit ADC im avr, dann average.

[s4bbschn]

die ersten 4 opamps nach dem spannungsteiler sind voltage follower

Mal ein riesen Dankeschön für deine Antworten und Anregungen.

Hatte deine Schaltung schon vorab einem alten Hasen was Elektronik angeht gegeben und der hat mich da auch schon aufgeklärt.

Ich feiere das Projekt jetzt schon ab was ich hier wieder lernen werde.

Muss mir jetzt erstmal einen Schaltplan zeichnen um meine Gedanken zu sortieren und dann endlich mal ein BMS bauen

Melde mich wenn ich Fortschritte mache mit Ergebnissen oder Niederschläge

[Nr7]

Allein diese Verschaltung zur Spannungsmessung führt schon zu einer Ladungsverschiebung von ca. 7mAh pro Tag zwischen den äußersten Zellen. Wenn man das so konstruiert wird man um einen Balancer wohl nicht drumrum kommen. Bei noch längeren Reihenschaltungen mit geringer Kapazität erst recht, da funktioniert aber dieses ganze Messverfahren so eh nicht mehr.

Bei BMS mit separatem Lade- und Entlade-Anschluss muss extern sichergestellt werden, dass die nicht in der jeweils anderen Richtung belastet werden. BMS mit kombiniertem Anschluss lassen i.d.R. ein Laden nach Unterspannungsabschaltung zu, indem sie nur einen der beiden FETs sperren.

Mehrere BMS mit MOSFETs in Reihe schalten ist keine gute Idee, wenn die nicht explizit dafür ausgelegt sind (was oberhalb von 48V Gesamtsystemspannung praktisch nie der Fall ist). Wenn da eins in den Unterspannungs- oder Kurzschluss-Schutz geht, wird es von den restlichen Packs durchgeschossen, die FETs werden i.d.R. leitend, und schlimmstenfalls schließt auch noch irgendwas den Akku kurz. Das endet fast zwingend in einem Brand.

Bei sowas wäre ich aber überhaupt ziemlich vorsichtig und skeptisch, ob sich das lohnt. Grundsätzlich würde ich bei diesen Spannungen eher zu einem Batrium-artigen Ansatz mit galvanisch getrennten Zell- oder Zellgruppen-Monitor- und -Balancing-Einheiten und einem geeigneten DC-Relais + geeigneter Schmelzsicherung als Kurzschlussschutz tendieren. Und das dann natürlich auch gegen Komponentenausfälle und Isolationsdefekte absichern.
Der Overhead für die SIcherheitstechnik steht hier irgendwie in keiner Relation zur Speicherkapazität bzw. dem Aufwand für eine Umsetzung als 48V-System mit Fertigkomponenten. Wenn man unbedingt bei den aktuellen Motoren und -Treibern bleiben will, wäre wohl ein 48V-Batteriesystem + DC-Boost-Converter auf die Zwischenkreisspannung der sinnvollste Kompromiss. Von allem anderen würde ich die Finger weg lassen, wenn man nicht genauestens weiß, was man da tut (was ich von mir nicht behaupten kann, und auch die anderen Beteiligten hier klingen nicht so).

[s4bbschn]

Allein diese Verschaltung zur Spannungsmessung führt schon zu einer Ladungsverschiebung von ca. 7mAh pro Tag zwischen den äußersten Zellen.

Hey erstmal danke für deine Antwort und deine Anregungen.

Mir ist der Drift in den Zellen bewusst. Aber im Gegensatz zu einem Akku der tagtäglich benutzt wird geht es hier um 3-5mal Spaß im Jahr und ganz viel lernen.

Heißt die 10S Packs die ich baue werden einzeln geladen und gelagert dazu werden diese ausgebaut und dann auch separat gebalanct. Während der Fahrt verzichte zunächst auf ein Balancing und überwache nur jede Zelle. Plane auch einen Schalter der die Spannungsteiler von den Zellen an der Masse trennt während der Lagerung.

Wenn wir von 10h Fahrt sprechen wird hier nicht die Kapazität enorm unter einem ungebalancten System leiden

Da ich aktuell auch noch ein paralleles System plane, heißt die 230V AC Einspeisung soll zunächst bleiben und auch die Ladung des Zwischenkreis im Einschaltzeitpunkt übernehmen, würde ich sogar zunächst 0.2mm² sicherungsdraht zwischen den Packs als Leiter vorsehen dann brennt er bei 5A durch.

Zusätzlich soll im Zweifel der STO (safe torque off) Eingang vom FU sicher die Last trennen.

Habe jetzt genug E-Bike Akkus getestet. Sodass ich aktuell im Aufbau des ersten Packs bin, der soll dann zunächst die Steuerspannung von 24V am Leben halten wenn die 230V AC wegschaltet werden.

Natürlich gibt es dafür einen seperaten Aufbau.

Mit 3 Packs sollte auch ein erster Motortest in Schleichgeschwindigkeit funktionieren dann bin ich über den 100V Unterspannungsschutz vom FU

Ich halte euch auf dem laufenden auch wenn es schief geht

[Nr7]

Während der Fahrt verzichte zunächst auf ein Balancing und überwache nur jede Zelle.

Sinnvoll, Balancen macht man am besten während des Ladevorgangs.

Plane auch einen Schalter der die Spannungsteiler von den Zellen an der Masse trennt während der Lagerung.

Hier bräuchte man einen ziemlich vielpoligen Schalter (für jede Zelle einzeln). Sonst hat man das Problem immernoch, und die "unteren" Zellen werden dadurch sogar (geringfügig) geladen. Ich tendiere eher dazu, den Akku allpolig durch abziehen von Steckverbindern zu trennen.

Da ich aktuell auch noch ein paralleles System plane, heißt die 230V AC Einspeisung soll zunächst bleiben

Wie soll der 230V-Inverter versorgt werden? Durch einen völlig separaten Akku?

und auch die Ladung des Zwischenkreis im Einschaltzeitpunkt übernehmen, würde ich sogar zunächst 0.2mm² sicherungsdraht zwischen den Packs als Leiter vorsehen dann brennt er bei 5A durch.

Damit wäre ich bei diesen Spannungen extrem vorsichtig. Wenn da irgendwo ein Kurzschluss auftritt und so ein Ding nachgibt, brennt da munter ein Lichtbogen...

Zusätzlich soll im Zweifel der STO (safe torque off) Eingang vom FU sicher die Last trennen.

Was tut dieses Signal genau? Hilft das auch bei einem Bauteildefekt und Einspeisung in den Zwischenkreis noch?
Wobei ich hier fast noch ein höheres Risiko bei einem Defekt im BMS selbst sehe. Das macht bei diesen Spannungen richtig Spaß.

[gebrauchter-strom]

Allein diese Verschaltung zur Spannungsmessung führt schon zu einer Ladungsverschiebung von ca. 7mAh pro Tag zwischen den äußersten Zellen. Wenn man das so konstruiert wird man um einen Balancer wohl nicht drumrum kommen. Bei noch längeren Reihenschaltungen mit geringer Kapazität erst recht, da funktioniert aber dieses ganze Messverfahren so eh nicht mehr.

Richtig! Diese Art von Spannungsmessung mit Spannungsteiler entleert die akkus nicht symmetrisch. Aber der Strom ist soo klein.
Hab das so schon 1 Jahr am laufen auf 3 akku blocks mit active 5A balancer der dauernd mitlauft. Geht ohne Probleme.
Man könnte den gleichen 200k/20k spannungsteiler gegen batt(+) zusätzlich einbauen dann hat man keine asymmetrie mehr drinnen.
Hab ich mir überlegt aber nicht gemacht weil 220k fast keine Strom ziehen. 50V / 220e6 = 2.27e-4A = 0.2mA (*24 = 5mAh pro Tag)