Balancing

Batterie Management Systeme
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VU18650PF
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Re: Balancing

Beitrag von VU18650PF »

Also bei 200€ ist es, wenn der Roller sonst o.k. ist , auch wenn du einen neuen Akku brauchst auf jeden Fall ein gutes Geschäft.

Sieh es mal positiv, du könntest dir deine Traumkonfiguraton was BMS, Akku etc.angeht selbst zusammenstellen und kannst dir sicher sein, dass alles neu ist. Ich hatte da nicht so Glück.

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winem
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Re: Balancing

Beitrag von winem »

Nochmal zu dem BMS, welches die Energie aus der vollsten Zelle nimmt und an das gesamte Pack gibt... Von LTC gibt es da sogar schon eine ferttige Chip-Lösung, allerdings ist die so teuer, dass wir damals bei unserem Smart EV umbau in der Hochschule es selber entworfen haben.

LTC verwendet dazu JE Zelle einen LT8584 IC, was den Preis von ca. 5€ doch recht schnell den Rahmen sprengt.
ein Anwendungsdiagramm gibt's hier

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VU18650PF
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Re: Balancing

Beitrag von VU18650PF »

Wer war denn dein Projektleiter, war das zufällig der Jörg von Bosch?
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winem
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Re: Balancing

Beitrag von winem »

Nein keiner von Bosch :-)

monkeystador

Re: Balancing

Beitrag von monkeystador »

Aktives Balancing ist in den meisten Fällen viel zu aufwendig. IMHO lohnt sich das nur wenn die Zellen sehr unterschiedliche Kapazitäten haben und es viele davon gibts und diese dann auch nocht alle austauschbar sind. Damit wärs aber nicht was wir verwenden.
Passives Balancing ist günstig und auch nicht wirklich verschwenderisch. Mein Balancer hat nur ca. 85Ohm auf jeder Zelle. Bei einer LiFePo bei 3.5Volt der Balancer zugeschaltet wird und der Ladevorgang bei 3.60Volt abschaltet sind da nur 0.1Volt Potential auszugleichen. Das ist sehr wenig bei diesen Zellenladezustand. Aus Erfahrung weiss ich das bei 3.46 bis 3.49 ca. 30 mAh in die Zelle geladen wurden.
Bei noch höherer Spannung, .z.B. 3.6V ist jede Spannungssteigerung noch viel schneller im Verhältniss zur gepeicherten Energiemenge.

Also, am effektivsten ist es direkt beim überschreiten des Balancerzuschaltpunktes aller Zelle mit dem Laden aufzuhören.
Dies ist nur möglich wenn alles Zellen sich sehr gleich verhalten. Also wenig Drift zueinander.
Mein Balancer startet bei 3.5Volt. Wenn ich jetzt z.B. eine Zelle hätte die noch 0.1 Volt hintendran wäre, müsten alle anderen Zellen höher aufgeladen werden damit auch diese Zelle 3.5Volt erreicht.
Bei z.B. 20 Zellen könnte man denken, das sind 0.05 Volt pro Zelle mehr. Ladegerät auf 70.1, alles gut? So ist das aber leider nicht!
Bei Akkus ist die Ladekurve (Spannungsanstieg) bis gegen Ende eher flach und beschleunigt dann stark. Mit einer Zelle 0.1Volt hinter den anderen, folgt daraus eine stärkere Spannungssteigerungsbeschleunigung einer anderen Zelle. Je größer die Differenzen werden desto weiter steigert sich die Beschleunigung des Spannungsanstiegs anderer Zellen. Bei extremen Verhältnissen erreicht dann eine Zell die 3.65Volt Abschaltspannung des Balancers.
Als mittelfristige Konsequenz muss das Ladegerät immer höher gedreht werden um noch die niedrigste Zelle zur untersten Balancerspannungsstufe aufzuladen ( 3.5Volt in meinem Fall ) .
Für den Fall das der Überladeschutz auslöst wird das Ladegerät vom Akku automatisch getrennt.
In meinem Fall würde das Ladegerät wieder zugeschaltet wenn der Balancer wieder das Laden zulässt und das Ladegerät dann auch wieder zuschaltet ( hängt von den Einstellungen ab ) . Somit das Laden automatisch zyklisch und die niedrigste Zelle irgendwann doch wieder auf 3.5Volt.

Ich z.B. habe einen 20 Kanal Balancer der in denn Spannungskreis eingebaut ist.
Es gibt auch noch andere Formen wie z.B. die eigenständigen Balancermodule. Diese Funktionieren im Prinzip ähnlich haben aber nicht die Fähigkeit das Ladegerät vom Akku zu trennen.
Grundsätzlich sind diese genauso funktionell, haben aber meines Wissens keinen effektiven Zellenüberlade oder Tiefentladeschutz. Auf der anderen Seite gibt es aber auch keine Leistungsverluste an den FETs die als Trenner im Balancer verbaut sind. Diese verbrauchen Energie die nicht dem Motor beim Fahren zugeführt wird.
Einzelmodule sind deshalb abhängig von gut eingestellten Balancerschwellen, Ladegeräteabschaltspannung, guten Zellen und ordentlich Luft bis Zellentodspannung. Im Extremfall kommt ein Balancer mit Trenner länger mit einer schlechten Zelle klar und bezahlt damit durch extreme Verlängerung der Ladezeit.
Bei schlechten Zellen würde ich das Modul auf niedrigere Spannung einstellen. Mein Wissen von Akkuersatzschaltungen ist noch zu gering um über eine Stromumleitung ( Kirchoffsches Gesetz) eines Balancermoduls zu theoretisieren. Vieleicht hat von euch jemand dazu eine Idee?

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Chilli
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Re: Balancing

Beitrag von Chilli »

Schön der LT8584 hat den FET eingebaut. Aber dafür brauch ich ein so ein Ding pro Zelle :shock:
Da wundert's mich nicht, dass es den finanziellen Rahmen sprengt.
Ich habe eher an Mißbrauch eines TLE8242-2 mit extenen NMOSFETs & Shunt (auf Lowside) gedacht. Der regelt zumindest 8 Kanäle.
Den Freilaufkreis gegen 'top of stack' hätte ich am shunt vorbei geführt. So sieht und regelt der Adler Chip nur den Strom der über den Balancer rinnt (und die Zelle entlastet). Der Adlerchip wäre mit den maximum ratings limitiert, was 'top of stack' betrifft. Aber wenn der shunt gar nicht im Freilaufkreis ist, ist der Adlerchip am fly back gar nicht beteiligt und daher muß nur der MOSFET die Spannung aushalten.
Der LT8584 umgeht das Problem mit der 'top of stack' Spannung indem er einen Übertrager vorraussetzt.
Bei der Adlerchip Lösung hätte ich an eine normale (bifliare) Spule für flyback gedacht. Und ich hätt' über eine Diode auf 'top of stack' gespeist und mir keine Halbbrücke angetan (so wie auch bei der LT8584 Schaltung vorgesehen).
Wenn's interresiert kann ich eine Skizze machen, wie ich mir das mit TLE8242 vorstelle.

Chilli

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Chilli
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Re: Balancing

Beitrag von Chilli »

@monkeystador
Deinen letzten Satz verstehe ich nicht ganz.
Das Ersatzschaltbild einer Zelle ist doch unerheblich für die Balancing Funktion.
Im einfachsten Fall (99%) wird mit fixen Schwellen gearbeitet (Hystereseregler).
Natürlich könnte man die Ladekurve auch berücksichtigen. Aber welche Schaltung kann den schon einstellen wieviel Strom über den Balancer rinnt statt über die Zelle (vollkommen egal ob aktiv oder passiv). Ich glaube den Bedarf für eine smartere Lösung gibt es nicht.
Das smarteste was ich bisher gesehen habe ist ein Balancer, der die Ladespannung mit PWM versehen konnte, wenn eine Zelle zu überladen drohte.

Wo ich ein Ersatzschaltbild der Zelle brauche ist, wenn ich eine SOH (State of health) Berechnung anstellen will. Das fiese ist aber dass sich alle Elemente der Ersatzcshaltung mit Alterung, Ladezustand Temperatur, etc. ändern. Ich muss daher das dynamische Verhalten (Sprungantwort) messen, wenn ich die Elemente des Ersatzschaltbildes bestimmen will. Das gibt es sicher, aber ich kenn kein System für den DIY Bereich, dass es macht.

Gruß
Chilli

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