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Mehrere akku bänke in reihe schalten 2 bms paralel

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(@mertsch)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 12 Monaten
Beiträge: 6
Themenstarter  

Hallo,

Ich bin neu hier, lese aber schon länger mit.

Ich habe vor mir eine Art erweiterbares Universal Akku System aufzubauen.

Dazu möchte ich mehrere 4s Blöcke bauen, die dann in etwa dem Formfaktor der gängigen Bleiakkus entsprechen sollen und für mobile Anwendungen eingesetzt werden sollen oder auch in einer geplanten Balkon-solar-Anlage bzw. einer Camper-Insel Anlage.

Das Ganze soll dann erweiterbar sein soll heißen ich möchte erstmal mit ein oder zwei Packs anfangen und dann erweitern so dass ich irgendwann eventuell auch meinen E-Roller damit betreiben kann.

Dazu möchte ich die 4s Akkus dann in Reihe (oder auch parallel) schalten können. Meine Idee war so dass jeder einzelne pack ein einfaches bms bekommt und trotzdem ein balancer Stecker bzw. Buchse nach außen geführt wird sodass ich wen ich mehrere dieser Packs in Reihe schalten möchte, ein großes BMS an alle seriellen Zellen anschließen kann.

Jetzt habe ich mich aber gefragt ob dann das kleine BMS das große stören würde.

Hat das schonmal jemand gemacht oder kann mir aus anderen Gründen sagen, ob das geht oder nicht und wen nicht, warum nicht. Was gibt es zu beachten oder zu vermeiden.

Falls relevant ich möchte ich dazu gebrauchte 18650er Lithium Zellen verwenden, die ich vorher teste und so zusammen stelle das die Packs alle dieselbe bzw. zumindest eine ähnliche Kapazität haben.

Geplant sind kleine 4s4p Packs und Große in die Richtung 4s18p oder größer.

Mit freundlichen Grüßen Mertsch

 


   
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BlackParts
(@blackparts)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 154
 

Wenn Du immer 4S Akkus baust und diese später in Reihe schalten möchtest könntest Du diese über einen Equalizer schalten (Ausgleichen).

Meine Anlage: 10 KW PV, DIY 22 KW LiFePo4 Speicher, Notstrom 2.0 KW, Nulleinspeisung,
Mitsubishi Split Klima mit 7 Innengeräte SCOP 4,61 Heizen
Dezentrale Lüftung Südwind mit Wärmerückgewinnung,
Smart Home Steuerung zur Energieeinsparung 😎


   
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Carolus
(@carolus)
Famous Member Admin
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 6488
 

Veröffentlicht von: @mertsch

Jetzt habe ich mich aber gefragt ob dann das kleine BMS das große stören würde.

Ja, es gibt einen üblen Fall.

Stell dir deinen Endausbau vor, 4 Blöcke, jeder mit BMS. Dann muss jedes dieser BMS für die gesamte Spannung gemacht sein, denn die mosfets im Schalter bekommen die Gesamtspannung ab.

Und jetzt stell dir vor, ein BMS aussen Rum, über Stecker an die 4 Blöcke. Und den Fall, dass das BMS in einem der Blöcke abschaltet.

Jetzt überkreuzen sich alle Spannungen am Hauptbms, seine Betriebsspannung  und eine vernünftige Bearbeitung ist garnicht möglich.

 

Ich bin kein Amateur, aber ich lerne trotzdem noch.
Bürokratie schafft man nicht durch neue Regeln oder Gesetze ab.


   
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Carolus
(@carolus)
Famous Member Admin
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 6488
 

Überlege Mal, ob du die Modularisierung mit 1s4p und 1s18 p, also nur einstufige Blocks, hinbekommst.

Ich bin kein Amateur, aber ich lerne trotzdem noch.
Bürokratie schafft man nicht durch neue Regeln oder Gesetze ab.


   
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(@mertsch)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 12 Monaten
Beiträge: 6
Themenstarter  

Erstmal danke für die schnelle Antwort und Entschuldigung für die späte.

Die volle Betriebsspannung bekommen die Mosfets aber nur im geöffneten, also unterbrochenen Zustand ab oder?

Also geht es theoretisch nur um die Durchschlagsspannung, oder?

Die Idee mit den einzelnen 1s Packs ist auch interessant, muss ich nochmal durchdenken. Vielleicht wird es ja doch eine Art steck System, wo die einzelnen 1s Packs dann aufgesteckt werden und je nach gewünschter Spannung dann eben zwischen 4 und 16 dieser Packs.

Oder könnte ich eventuell einfach plus und minus der Packs nochmal direkt, also ohne BMS rausführen, wen ich die Packs in Reihe schalten will, nehme ich dann die unprotecktet Anschlüsse und wen ich sie als 4s betreiben möchte den der über das BMS läuft?

edit: den unprotected Ausgang würde ich über eine als Jumper eingesetzte Sicherung leiten sodass dieser bei nicht Benutzung deaktiviert ist.

@blackparts

was genau meinst du mit Equalizer, ist das eine Art balancer welche die jeweiligen Packs ausgleicht?

dann hätte ich doch die von Carolus erwähnten Probleme trotzdem oder übersehe ich da etwas?

 

Diese r Beitrag wurde geändert Vor 12 Monaten von Mertsch

   
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BlackParts
(@blackparts)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 154
 

Veröffentlicht von: @mertsch

@blackparts

was genau meinst du mit Equalizer, ist das eine Art balancer welche die jeweiligen Packs ausgleicht?

dann hätte ich doch die von Carolus erwähnten Probleme trotzdem oder übersehe ich da etwas?

 

 

Ja der Equalizer gleicht die Spannung von in Reihe geschaltete Akkupacks aus. 

 

Meine Anlage: 10 KW PV, DIY 22 KW LiFePo4 Speicher, Notstrom 2.0 KW, Nulleinspeisung,
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(@tobedefined)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 385
 

Ich war von den Begriffen BMS und Balancer ( = Equalizer) auch verwirrt. Für mich hat ein BMS immer einen Balancer enthalten. Das ist aber gar nicht zwingend so. 

Das von Carolus beschriebene Problem betrifft die Schalt-MOSFETs im Strompfad (bei Reihenschaltung). Ich meine da sogar nur die so genannte Body-Diode, die den Strom in die Gegenrichtung zulässt (z.b. wenn die Discharge MOSFETs durchgeschaltet sind, die Charge MOSFETs aber nicht, müssen die Charge MOSFETs in Discharge-Richtung trotzdem leiten können -  das geht dann über die Antiparallel zu den Mosfets geschaltete Bodydiode auf dem Substrat des Halbleiters), die doppelte Spannung (bei 2 in Reihe geschaltete BMS) oder die dreifache (bei 4 in Reihe geschaltete BMS) , usw. aushalten müssen.

Die Balancingfunktion müsste  davon eigentlich nicht betroffen sein, denn er "sieht" nur die Zellspannung zwischen den Zellen. Eventuell mach ich da aber auch einen Denkfehler. Ich denke aber, in der E-Autoindsutrie ist es genau so gemacht und da gibt es Spannungen von 400V bis 800V pro Komplettbatterie und auch nur 50V für ein Batteriemodul.
Das heißt im Grunde könnte man pro Zellblock einen Balancer einsetzen (wenn da schon mehrere Zellen in Reihe geschaltet sind) (ohne BMS-Funktion). Zusätzlich braucht man dann 1 passendes BMS für die fertige Konfiguration mit mehreren Zellblöcken in Reihe, dass für die Spannung der in Reihe geschalteten Blöcke geeinget ist. Ich denke Lösungen mit Relais/Contacter sind da unproblematischer als BMS mit MOSFETs, was die Spannung betrifft, aber auch die sollte es geben. 

Wenn du 4s Zellblöcke erstellst, sie mit anderen 4s in Reihe schaltest und die unprotected-Anschlüsse rausführst und dann ein "Master-"BMS statt den Zellblock-BMS verwendest, dann hast du zwar kein Problem mehr mit den Mosfets, aber das Balancing zwischen den Blöcken findet dann ja auch nicht statt. Oder wolltest du dann komplette Blöcke wie Zellen behandelnd und durch das Master-BMS mit seinem Balancer balancen?


   
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(@mertsch)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 12 Monaten
Beiträge: 6
Themenstarter  

@tobedefined 

ja das war die Idee quasi die Blöcke in Reihe schalten und das "Große" BMS alle einzelnen Zellen balancieren zu lassen. Quasi wie ein Pack in mehreren Gehäusen.

Würde dann die einzelnen Blöcke inklusive Zwischenangriffe an das Große BMS anschließen.

 

ich habe noch nach passenden Sicherungen geschaut und <a title="32v flachsicherung" href=" Link entfernt " target="_blank" rel="noopener">die hier gefunden. Allerdings sind diese eigentlich nur bis 32v zugelassen. Jetzt wollte ich fragen, wie kritisch es wäre, diese pro 4s Block zu verwenden, wen die Gesamtspannung bei einem 16s Setup bis zu 67,2 v sein kann, denke jetzt mal nicht das da beim Durchbrennen ein Lichtbogen entstehen würde. Aber wen, dem so wäre, würde dann die nächste Sicherung auch durchbrennen und sich die funken Strecke somit verdoppeln?

 

edit: die MAXI Blade Fuse 32-V-Kfz-Stecksicherung war gemeint. Warum auch immer der Link nicht funktioniert.

 

Diese r Beitrag wurde geändert Vor 12 Monaten von Mertsch

   
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(@mertsch)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 12 Monaten
Beiträge: 6
Themenstarter  

@blackparts 

Also wäre das quasi die Plug-and-play Lösung für meine Idee schaue ich mir mal an danke


   
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(@tobedefined)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 385
 

Veröffentlicht von: @mertsch

ja das war die Idee quasi die Blöcke in Reihe schalten und das "Große" BMS alle einzelnen Zellen balancieren zu lassen. Quasi wie ein Pack in mehreren Gehäusen.

Würde dann die einzelnen Blöcke inklusive Zwischenangriffe an das Große BMS anschließen.

Am Besten du zeichnest das mal. Es ist schwer wenn Bezeichnungskonventionen für "Zelle", "Block", "BMS" und "Balancer" nicht eindeutig sind und untereinander ein Verständnis besteht, was der andere meint.

Wenn du "die Blöcke in Reihe schaltest" und dann alle Zellanschlüsse rausführst um sie mit dem "Großen" BMS zu balancen, dann hast du ja quasi nur einen Akku (halt nur auf mehrere Gehäuse verteilt. Dass die Zellen dann etwas auseinander liegen spielt keine Rolle).
Deine Pack-BMS oder Pack-Balancer brauchst du dann ja sowieso nicht. Die Pack-BMS würden bei so einer Reihenschaltung eben kaputt gehen, wenn die MOSFETs die Gesamtspannung nicht aushalten. Die dedizierten Pack-Balancer sehen meiner Meinung nach zwar nur die max. die Packspannung und würden das mitmachen, aber dein großes BMS übernimmt ja dann die Aufgabe von denen, wenn du sogar die Zellanschlüsse jedes Pack rausführst. 
Wenn du nur die Außenanschlüsse jedes Packs rausführst, dann bräuchte man einen Balancer auf Packebene. Ich weiß nicht, ob die Balancer in den BMS das mitmachen, denn sie sind ja eigentlich auf ca. 1-5V einer Zelle ausgelegt und nicht auf einen z.b. 4s Pack mit einer Spannung bis 16,8V (4,2V pro Zelle). 

Zu deinem Sicherungsproblem. 32V heißen halt 32V. Wenn du drüber gehtst, betreibst du die Sicherung außerhalb der Spec. 
Der Lichtbogen hat ja beim Durchschmelzen nur einen kleinen Abstand zu überbrücken und wenn er dann schon besteht, kann sich der Abstand beim Schmelzen auch vergrößern und er bleibt bestehen. Ich hab leider keine Erfahrung darin, ob die in der Praxis auch mehr aushalten. Sicherung ist ein Thema für sich. 


   
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