Programmierbares Universal BMS mit Balancer 8 -24s

[dominik]

Ein paar Sachen die mir am ANT BMS negativ aufgefallen sind.

Das BMS stellt die SOC Anzeige auf 100%, wenn eine der Zellen über den Spannungswert, der für 100% SOC eingestellt ist, drüber steigt, völlig egal wie viel Spannung die anderen haben.

Wenn eine Zelle den als maximalen Wert der eine Zelle haben darf übersteigt, stellt das BMS den Lademosfet ab und gleichzeitig stellt es das balancieren ein, was äußerst ärgerlich ist.
Eigentlich sollte das BMS weiter balancieren bis der Ausreißer eingefangen ist und dann das laden wieder frei geben, das macht es bei mir aber nicht.

[Joe_Roller]

Das BMS stellt die SOC Anzeige auf 100%, wenn eine der Zellen über den Spannungswert, der für 100% SOC eingestellt ist, drüber steigt, völlig egal wie viel Spannung die anderen haben.

Beim Laden stört mich das weniger.
Der Lader sollte so eingestellt sein, dass er bei Erreichen der gewünschen Gesamtspannung den Ladestrom auf Null herunterregelt hat.
Selbst wenn eine Zelle /Zellblock etwas voreilt (i.d.R. höherer Innenwiderstand bzw. geringere Kapazität) sollte der Lader schon den Ladestrom reduziert haben. Dann fällt i.d.R. auch die Spannung der voreilenden Zelle /bzw. beim voreilenden Zellblock.
Die Ladung wird abgeschalten, wenn der Ladestrom zu hoch ist und die Zelle /Zellblock dadurch in die Überspannung kommt.
Die Einzelzelle wird dann per Balancer heruntergezogen und die restlichen Zellen nachgeladen.
An Hand der Gesamtspannung kann man trotzdem gut abschätzen, wo man steht und beim Laden hat man evtl. auch mal Zeit, das Ladeende zu Beobachten.

Wenn eine Zelle den als maximalen Wert der eine Zelle haben darf übersteigt, stellt das BMS den Lademosfet ab und gleichzeitig stellt es das balancieren ein, was äußerst ärgerlich ist.
Eigentlich sollte das BMS weiter balancieren bis der Ausreißer eingefangen ist und dann das laden wieder frei geben, das macht es bei mir aber nicht.

Das ist wohl eine Einstellungssache! Bei mir arbeitet es genau so, wie es sein soll. Die volle EInzelzelle wird entladen, bis die Ladefunktion wieder zuschaltet. Allerdings wohl nur mit 200mA.

Nervig ist da eher mein Delta-Ladegerät, welches beim (Wieder-)Zuschalten erst einmal den Strom hochfährt bevor es die schon hohe Gesamtspannung registriert und den Ladestrom wieder drosselt. Dann hat die voreilende Zelle oft schon wieder die Überspannungsabschaltung ausgelöst.
Das mindere ich ab und an, in dem ich den Roller beim Laden anschalte - entzieht (bspw. Licht) ja dann auch etwas Strom ...
Hat der Lader dann den Strom abgeregelt (i.d.R. <1A Restladestrom) schalte ich den Roller /das Licht wieder ab.


Beim Entladen reagiert das ANT-BMS übrigens ebenso:
Wenn die erste Zelle in die Unterspannung geht, fällt automatisch der SOC auf Null - BMS schaltet ab.
Ist zwar logisch - aber dadurch erfährt man nachträglich nicht mehr, auf wieviel man den Akku tatsächlich leerfahren /wieviel man entnehmen konnte. Das muss man dann halt mal austesten /überwachen.

Aber trotzdem halte ich diesen Ansatz eines preiswerten, programmierbaren BMS für den sinnvollsten! Zusammen mit den programmierbaren Abschaltschwellen kann man nicht nur ein Profil für tägliche schonende Nutzung bzw. alternativ für "Langstrecke" einstellen, sondern hat auch die Möglichkeit einer "programmierbaren Reserve".

Die wenigsten Roller (meine jedenfalls nicht) bieten wie beim E-Auto eine Leistungsreduktion wenn sich eine Zelle der Unterspannung nähert. Es wird hart abgeschalten (das Warn-Piepsen hört man nicht immer) und plötzlich rollt man aus.
Aber zum Einen ziehen (bei mir) die aktiven Balancer die "schlechte" Zelle dann wieder auf ein höheres Spannungsniveau und das BMS schaltet wieder zu - zum Anderen kann man ja auch die Abschaltschwelle gegenüber der schonenden Normaleinstellung dann etwas heruntersetzen und so vorsichtig mit möglichst wenig Stromentnahme /Leistungsanforderung noch die rettende Steckdose erreichen.

Mittlerweile gibt es ein ähnliches BMS sogar mit intergriertem aktiven Balancer (allerdings ohne Display). Noch dazu mit zentralem (Kondensator-)Energiespeicher. D.h. die vollsten Zellen geben immer an den Speicher ab und die leersten Zellen werden immer aus dem Speicher geladen. Unabhängig von ihrer Stelle in der seriellen Kette. Dadurch erreicht man deutlich besserer Balancingwerte - bspw. auch bei stärker driftenden Zellen.
Meine aktiven Balancer verschieben "nur" von einer Zelle mit höherer Spannung zur benachbarten Zelle mit weniger Spannung. Was logischerweise bis zum idealen Spannungsausgleich länger dauert und auch die Gefahr des "Dalton-Effektes" birgt, da ja immer zwischen benachbarten Zellen eine gewisse Spannungsdifferenz notwendig ist, eher der Ausgleich beginnt.
Einziger Nachteil dieser integrierten Lösung BMS+akt. Balancer ist für mich lediglich (neben dem fehlenden Display), dass bei einem Defekt die gesamte (teurere) Einheit BMS+Balancer getauscht werden muss.

Diesen "zentralen" Balancer gibt es auch Einzeln - allerdings wieder mit Bluetooth-Anzeigefunktion.
Das halte ich für recht unnötig, da es eben vor allem eine Balancing+Anzeigefunktion ist - keine Abschaltung. Die muss das BMS realisieren.
Andererseits könnte man damit "dumme" BMS aufwerten.

[dominik]

Eigentlich reduziert mein Lader ja auch den Ladestrom und lädt nur bis knapp 86V, nur ab und an hat eine meiner zwei unter Beobachtung stehenden Zellblöcke schon 200mV mehr als die restlichen 20 Blöcke, beim nächsten mal laden sind sie dann wieder nur wenige mV auseinander.

Also in den Einstellungen finde ich keine direkte Möglichkeit das an oder aus zu stellen.
Eventuell ist es ja in den Zellspannungseinstellungen versteckt.

Ich habe folgende Werte eingestellt.

max Balance Voltage 4,22V
Cel High Protect 4,2V,
Cell High Recover 4,15V
Start Balancing Voltage 3,95V
Cell Diff Value to start Balancing 10mV
100% Cell Voltage 4,15V [hier könnte es drin stecken, ich kenne da ein teures BMS das bei Anzeige SOC 100% partout den Ladeeingang nicht freigeben will , auch wenn die Zellen fast leer sind. Da hat ein "Standby"Verbrauch die Zellen entladen, für die Strommessung und die SOC Berechnung war der Stromwert aber zu gering , das wurde schlicht nicht mit gerechnet;) ]

Was steht den bei dir drin?

Mein aktuell verwendeter 10A Lader stellt leider nach dem trennen der Batterie nicht mehr von alleine an. Wenn ich ihn manuell wieder resete, dann lädt er mit 1A noch eine Zeit lang weiter.
Der zukünftig dauerhaft verbaute einstellbare und wasserdichte 0-5A Onboard Lader bleibt einfach an. (Mehr Ladestrom brauche ich im täglichen Leben eigentlich nicht)
Der in Planung befindliche Schnelllader aus zwei Servernetzteilen mit 96% Wirkungsgrad und 4kW (für die unplanbaren Tage im Leben ) bleibt auch an.

[Joe_Roller]

Ich fahre Headway LiFePO4 - insofern sind die Einstellungen nicht übertragbar.
Gerade auch, weil ja bei LiFePO4 die Spannungsdifferenzen erst >3,45V auftreten und der Nutzbereich in einem sehr schmalem Bereich um 3,3V liegt. Da sind im Arbeitsbereich bei LiFePO4 kaum Spannungsdifferenzen vorhanden /der Ladezustand an Hand der Spannung schwer zu erkennen.

Eigentlich reduziert mein Lader ja auch den Ladestrom und lädt nur bis knapp 86V, nur ab und an hat eine meiner zwei unter Beobachtung stehenden Zellblöcke schon 200mV mehr als die restlichen 20 Blöcke, ...

Traktionsbatterie 21s /Nennspannung: 75,6V ?
Das wäre bei mir eine Ladesschlusspannung max. 21 x 4,14V "Balanced limit voltage" = 86,94V - für max. Nutzung /Langstrecke.
Mit 86V bist Du bei schonenden 4,095V/Zelle ...

Also "max. Balance Voltage" würde ich im täglichen Gebrauch (als Überspannungs-Abschaltung!) allenfalls auf 4,15 gehen - keinesfalls auf 4,22V!
Mit 4,22V bist Du ebenso wie mit "Cell High Protect 4,20V" m.M.n. im "zellmordenden" Bereich, ohne spürbaren Kapazitätsgewinn gegenüber 4,15V (ca. 5%)! Außerdem leuchtet es mir nicht ein, warum Du höher Balancieren willst als die Abschaltspannung zulässt?
Bei mir ist "max Balance Voltage" < "Cell High Protect", denn die ausbalancierte Spannung sollte m.M.n. nahe der angestrebten Ladeendspannung bei Vollladung liegen und max. 0,01V /10mV Differenz wären ein sehr guter Wert.

Bei mir mit LiFePO4 /(meine Vorschläge für 86V-Lader, 21s, NMC):
"single-Overvoltage alarm" : 3,55V - BMS warnt mit Piepen /(4,10V)
"single-Overvoltage protection" : 3,58 - BMS schaltet Ladung ab /(4,12V)
"single-Overvoltage recovery" : 3,46 - BMS schaltet Ladung wieder zu /(4,07V)
"Balanced limit voltage" : 3,53V - angestrebte max. Zellspannung /(4,09V)
"Balanced start voltage" : 3,45V - Beginn des Balancierens /(4,00V)

Hohe Zellspannungen (gerade auch länger, bspw. beim Balancieren) sind für die Lebensdauer deutlich schädlicher als tiefe Entladungen, nach denen i.d.R. ja auch schnell wieder geladen wird! Also besser min.3,1V ... max.4,05V für schonende Nutzung, die max.4,15V eher für Langstrecke. Hängt aber auch von speziellen Zelltyp ab - siehe dessen Datenblatt. Ein paar allg. Angaben zur Orientierung:

Zusammenhang Zyklentiefe bzw. Zellspannungen und Alterung bzw. Kapazitätsverlust:
----------------------------------------------------------------------------------------------------
100% - 0% (100% genutzt): 500 Zyklen

100% - 10% (90% genutzt): über 500 Zyklen
90% - 0% (90% genutzt): 1500 Zyklen

100% - 20% (80% genutzt): 1000 Zyklen
90% - 10% (80% genutzt): über 1500 Zyklen
80% - 0% (80% genutzt): 3000 Zyklen

90% - 20% (70% genutzt): 2000 Zyklen
80% - 10% (70% genutzt): über 3000 Zyklen
70% - 0% (70% genutzt): 4000 Zyklen

80% - 20% (60% genutzt): 3500 Zyklen
70% - 10% (60% genutzt): 4500 Zyklen

70% - 20% (50% genutzt): 5000 Zyklen;

Nutzung jeweils bis zum Rückgang auf 70% der Neukapazität


Zusammenhang Ruhespannung und Ladezustand bzw. SOC
--------------------------------------------------------------------
[4,30 Volt] [~109%]
4,20 Volt - 100%
4,10 Volt - 91 %
4,00 Volt - 82 %
3,90 Volt - 73 %
3,80 Volt - 63 %
3,70 Volt - 52 %
3,60 Volt - 40 %
3,50 Volt - 25 %
3,40 Volt - 17 %
3,30 Volt - 10 %
3,20 Volt - 4 %
3,00 Volt - 2 %
2,80 Volt - 1 %
2,50 Volt - 0 %

Im Hauptmenue /"BMS Config" des "ANT-24 "gibt es bei mir bspw. unten links einen Punkt "Auto Balance" wo man sogar manuell das Balancing anstoßen kann.
Allerdings habe ich noch eine sehr alte Programm-Version. Da sind noch nicht einmal alle Punkte ordentlich übersetzt sind (siehe "Live Data": da heißt alles nur "Voltage"). Da würde ich mich über eine neuere Programmversion freuen und würde sie dann auch testen. Evtl. wurde da ja auch funktionell etwas geändert.
Bei mir gibt es bspw. unter "BMS Config" einige heikle Punkte, wo ohne Rückfrage Werte geändert /überschrieben werden ...

Ich hänge mal die Anzeigen /Einstellungen von mir ran. Leider geht es nicht als *.zip zu verpacken - also alles einzeln.

BMS Config

Settings

Settings

Settings

Settings

Live Data
Balancing ohne Ladestrom

Live Data
Ladung wieder eingeschalten

Live Data
Laden + Balancing

Live Data
Laden + Balancing

Live Data
Laden /Balancing Aus (geringe Zelldifferenz)

[dominik]

Ich werde meine Werte vor dem nächsten Ladezyklus mal auf deine Angaben ändern.
Versuch macht schließlich kluch.

Ich war mangels vernünftiger Anleitung der Meinung ich müsste die max Balance Voltage höher einstellen als die Max Cell Voltage damit auch bis zur Abschaltung balanciert wird.

Auto Balance gibt es bei mir natürlich auch, die Übersetzung ist bei mir schon etwas besser.

Ob ich nun 85 oder 95% der Kapazität nutze juckt mich nicht. Reichweite habe ich genug. Ich lade maximal nur zwei mal pro Woche. Bei mir stirbt der Akku eher den Alterstod.
Ich hatte die Max Voltage zuerst bei 4,15V und habe dann einfach mal mehr ausprobiert.
Die Balance Voltage hatte ich aber da auch schon höher.
Anbei mal die letzten Ladevorgänge.

[Joe_Roller]

Also 0,2V Differenz ist m.M.n. schon heftig und unlogisch, wenn es mal auftritt und mal nicht.
Evtl. mal die Kontakte /Übergangswiderstaände bspw. zu Zelle 16 kontrollieren?

[dominik]

Wegen dieser für mich nicht vorhandenen Logik, Zweifel ich ja auch immer noch.
Ich habe mittlerweile raus gefunden, wenn ich erst bei 30% SOC nachlade, dann bleiben die Zellen schön zusammen, wenn ich bei 50% SOC nachlade , dann läuft eine Zelle weg.

Beim entladen mit 150-160A waren es bislang zwischen 60-200mV Unterschied, je nach SOC stand.
Zu Beginn war es das Zell-Pack 16 welche aus der Reihe getanzt ist , nun ist es das Pack Nummer 6.
Ich hatte ja bevor ich den Roller fertig zusammengebaut hatte einen Lasttest in Form eines Entladezyklus mit 80A an einer elektronischen Last gemacht und mir die Zellspannungen dabei angeschaut, da war das Pack 6 noch unauffällig.

Mittlerweile glaube ich auch daran, das ich eine der 252 M4 Schrauben trotz anziehen mit dem Drehmomentschlüssel , eventuell vergessen habe könnte. Jedes meiner 3er und 2er Packs hat drei M4 Schrauben pro Seite. MAcht dann 21x3x2x2=252
Aktuell habe ich keine Lust auf Verkleidungstetris. Der Thunder/Masini ist halt etwas bescheiden um mal schnell an den Akku zu gelangen.
Außerdem ist mein Akkukasten verlängert und komplett isoliert worden.

Ich werde erst mal die Spannungswerte reduzieren und mit einem "Langsam"-lader das BMS mal seine Arbeits vollends verrichten lassen, mal schauen wie es dann weiter geht.

[ahab]

ja, eine wichtige Lehre, die ich auch auf die harte Tour lernte: beim Akku zusammenschrauben alles nochmal doppelt checken.
Meine Temp-Fühler funktionieren leider immer noch nicht, muss da nochmal bei und alles auseinandernehmen-ächz!

[dominik]

Unter 0,6A Ladestrom stellt das ANT BMS den Balanciervorgang ab.
Bei 61Grad Balancer-Temperatur wird das balancieren unterbrochen. Mein mit Kühlkörpern versehenes BMS hat dabei außen keine 40Grad. Es wird wohl direkt zwischen den Widerständen gemessen.

Bei der Auto Balance Funktion lässt das BMS eine Ladestrom bis etwa 200mA zu, darüber wechselt es in den Lade- und Cell-Diff-Balance Modus.

Bin gerade dran mit meinem einstellbaren Langsamlader die 21 Zellen (100Ah) über das Wochenende komplett balancieren zu lassen. Dauert halt etwas länger bei nur 180mA Balancerstrom.

[ahab]

Hello
ich nutze das ANT BMS mit 24s BMWi3 Batterien völlig problemlos und hab heute mal wieder die BMS Einstellungen angeschaut.
Ich hatte über die letzte 6 Monate maximal 0,006V Differenz zwischen den Zellen und fand das akzeptabel.
Ab wann macht es denn überhaupt Sinn zu balancieren?
Habe gerade mal Autobalance angestossen (Charger aus, SOC 91%), aber da meldet das BMS nach 10 Minuten auf DisChgMOS & CargeMOS :"WireDisconnected" und in Folge springen die Werte wild durcheinander, begleitet von Alarm-Piepen.
Nach dem Abschalten (10sek PWR Knopf drücken-wird mit langem Piep quittiert) und Reboot stimmen die Werte wieder.
Das passiert aber immer wieder nach kurzer Zeit Auto-balancen: "WireDisconnected"
Ist mein Verdacht begründet, dass eines der Balancer-Kabel mit einer kalte Löststelle angeschlossen ist und durch den Balancer-Strom der Kontakt ganz abbricht?
Oder was denke ich hier falsch?
fragende Grüße