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LiFePo4 12V200AH mit 4S 3,2V 150Amp smart BMS


walef am 11 Mai 2020 15:19:16

Guten Tag in die Runde!
Ich möchte hier mal mein Projekt vorstellen.
Mit der Bestellung eines Pössl’s im Sep 19, hatte ich mir Gedanken über eine Stromversorgung mit LFP Batterien gemacht.
Die Lieferanten auf der Messe in D-dorf hatten zu meinen technischen Fragen keine zufriedenstellenden Antworten parat, somit wusste ich nicht, was in der black box bei Fertigbatterien verbaut wird. So lag es nahe, eine LFP Batterie als DIY Projekt zu bauen.
Meine Vorgaben waren, die Batterie soll unter den Sitz eines Kastenwagens passen, als plug & play installiert werden können, über ausreichend Kapazität verfügen um einen elektr. Kühlschrank zu versorgen und mit Solarpanelen eine erhöhte Autarkie zu ermöglichen.
Nach ausgiebiger Auseinandersetzung mit der Materie in den US Formen, skandinavischen Marine LFP DIY Leuten und europäischen Firmen, habe ich mich für folgende Auslegung entschieden:
Verwendung von prismatischen LiFePo4 3,2V, 200AH, Calb SE200Fi.
BMS und Leistungsschaltung werden von einem BMS board 4S 3,2V 150Amp, mit Temperaturabschaltung und smart APP realisiert.
Ich habe mich gegen eine elektromechanische Schaltung entschieden, da mir eine low Temperaturabschaltung nicht einfach zu realisieren schien. Die Schaltung sollte aus möglichst wenig Einzelkomponenten und Leitungsverbindungen bestehen, um die Systemzuverlässigkeit zu erhöhen.
Die Inbetriebnahme gestaltete sich zunächst als sehr schwierig, da ich zwar gute Kenntnisse in der Elektromechanik habe, mir aber Verständnis für smarte Anwendungen mit Software Applikationen fehlt. Hinzu kamen noch eine fehlende Dokumentation des BMS Boards für die Installation und eine holprige Verständigung mit Fernost. Ich denke der Techniker in Fernost hat meine dilettantischen Fragen zunächst nicht verstanden und ein gewisses System-wissen vorausgesetzt. Nach und nach habe ich eine Lernkurve entwickelt, die mich System und Softwareapplikation ganz gut verstehen ließ. Dank der Hilfe eines IT Spezialisten, der es verstand Software Pakete zu entpacken, das Scenario der verschiedenen SW files sofort zu überblicken, habe ich das System ans Laufen gebracht.
Über eine serielle Schnittstelle habe ich Zugriff auf Parameter, Einstellung und Systemüberwachung. Schaltzustände und Meßwerte können in Echtzeit überwacht werden. Die APP, bluetooth, funktioniert einwandfrei. Die per default eingegebenen Parameter passen ganz gut für Lifepo4 Applikation und können nach eigenem Profil verändert werden. Die Mosfet’s schalten den Strom in beide Richtungen, charge und discharge, Stromwerte können kalibriert werden. Es können bis zu 4 NTC’s angeschlossen werden. Die Qualität der NTC’s bestimmt die Genauigkeit der Strom Ab- und zuschaltung. NTC’s lassen sich zu- oder ausschalten.
Für den Labor- und Prototypaufbau habe ich einen detaillierten Testplan erstellt.
Messungen für OVP bei Einzelzellen und des gesamten Batteriepacks habe ich abgeschlossen. Balancing gemäß Vorgabe ist überprüft.
Als nächstes folgt ein Kapazitätstest der Batteriezellen, UVP test für Einzelzellen und pack, low Temp. Test und ein Hochstromtest bei annähernd Nennleistung mit Temperaturmessung des boards.
Hierzu fehlt mir allerdings noch geeignete Hardware in Form von geeignetem Anschlußkabel mit Crimp und Wechselrichter zum Aufbau einer hohen Last.
Das Board verfügt über einen integrierten shunt zur Sicherheitsabschaltung der Mosfets bei > 160Amp und Batteriekapazitätsmessung, insofern könnte auf einen Batteriecomputer, Coloumbmeter, mit zusätzlichen Leitungsverbindungen verzichtet werden.
Auf eine Hochlastsicherung, ANL???, an B+, möchte ich trotzdem nicht verzichten.
Die Kontaktflächen des boards bestehen aus ca. 2mm Kupferplatte. Die Leistungskabel werden angeschraubt.
Aus dem Forum erhoffe ich mir Hinweise zur Ausführung einer guten elektrischen Verbindung der Batteriekabel (crimp) zur Kontaktfläche des BMS board. Ebenso für den Anschluß B+ zur Hochlastsicherung. Hierzu habe ich schon einige Beispiele im Forum mit Kupferband gesehen, muß ich mir aber nochmal genau ansehen.

Zur Ansicht füge ich ein paar Bilder hinzu.
Über den weiteren Fortschritt kann ich gerne berichten.

Gruß,
Waldemar

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walef am 11 Mai 2020 15:43:25

Bilder im Anhang:
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Hier findest Du vielleicht schon, was Du suchst: --->Link

Casi82 am 11 Mai 2020 17:01:04

Hallo Waldemar,

meine SE200FI warten noch auf die Abholung durch UPS in Fernost. Als BMS habe ich einen 200A Daly vorgesehen, der eigentlich im Fahrzeug zum Einsatz kommen soll. Zusätzlich habe ich noch einen JBD-SP04S, wie du ihn hast, geordert. Welcher es am Ende wird...schauen wir mal. Der 2. BMS wird im Gartenhausprojekt dann zum Einsatz kommen.
Ich bin auf deine Ergebnisse gespannt. Ich muss mich leider noch etwas gedulden.

Gruß
Carsten

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walef am 11 Mai 2020 19:11:37

Hallo Carsten,
dann lass uns mal Erfahrungen austauschen. Wir haben einen vergleichbaren Projektumfang.
Ich glaube der Daly verfügt über keine Temperaturabschaltung, ansonsten aber ein sehr funktionsfähiges Teil.
Gruß,
Waldemar

Casi82 am 11 Mai 2020 19:26:35

walef hat geschrieben:...Ich glaube der Daly verfügt über keine Temperaturabschaltung...


Der Daly hat nur eine Abschaltung bei Übertemperatur. Der JBD ist da konfigurationsfreudiger. Da aber meine komplette Lade-Infrastruktur den Frostschutz schon hat, sollte das erstmal kein Problem sein.

Freue mich auf Austausch.

landstrasse am 12 Mai 2020 10:33:53

Hallo zusammen,
das BMS sieht ein wenig so aus, wie das aus der Liontron Batterie von Bosswerk /Greenakku.
das kann bei 1 Grad die Ladung reduzieren. Sind dort zwei Anschlüsse für Temperaturfühler dran?

Gruß Landstrasse

matties am 12 Mai 2020 11:10:53

Hallo Waldemar!
Wie Landstrasse schon sagt das BMS ist auch in meinem Liontron Akku verbaut. Der Balancerstrom beträgt nur 50 bis 60 mA. Dieser schwache Strom hat in meinem 150Ah Akku nicht ausgereicht um die Zellen zu Egalisieren. Sonst gibt es an dem Teil nichts Auszusetzen.

LG. Wolfgang

Casi82 am 12 Mai 2020 11:12:03

landstrasse hat geschrieben:Hallo zusammen,
das BMS sieht ein wenig so aus, wie das aus der Liontron Batterie von Bosswerk /Greenakku.
das kann bei 1 Grad die Ladung reduzieren. Sind dort zwei Anschlüsse für Temperaturfühler dran?

Gruß Landstrasse


Laut Waldemar können 4 NTCs angeschlossen werden.

walef am 14 Mai 2020 12:26:11

# Landstrasse,
# Wolfgang,
das JBD BMS hat noch 4 unbelegte Anschlüsse mit je 2 Kontaktterminals. Drei davon sind mindestens für NTC's.
Die Anwender SW zeigt im layout mehr mögliche Anschlüsse für NTC's, wahrscheinlich universell und je nach board Ausführung. Ich werde es sehen, wenn die NTC's bei mir ankommen. Die Teile sind per airmail auf dem Weg. Der NTC der verwendet wird, ist ein 10k B3950. Ist ein handelsübliches Teil. Das der Ladestrom bei Annäherung der kritischen Temperatur reduziert wird, wurde im US Forum auch so erkannt.
Der Balancerstrom von max 50-60 mA ist mir bewusst, balanced allerdings aktiv zwischen den Zellen. Die SW schaltet den Balancestrom zZ, wenn der Mosfet Ladung erkennt > 3400mV Zellenspannung und bei Spannungsdiff. >50mV.
Beim Thema 'balancing' gibt es zwischen den Lifepo4 Experten und Händlern hier, oder bei skandinavischen Marine DIY'n und Amerikaner unterschiedliche Meinungen und Erfahrungen im Langzeitbetrieb. Ich möchte an dem Kral der vorherrschenden Meinung auch nicht rütteln, sondern nur meine eigenen Schlüsse ziehen.
Aber eins ist mit Sicherheit notwendig um einen frühzeitigen Spannungs-drift zur verhindern, dass ist ein sehr, sehr gutes top balancing vor Komplettierung und Inbetriebnahme der Zellen durchzuführen um die Ladung auszugleichen und auf eine sehr gute Verkabelung der Anschlüsse zu achten. Sind die Zellen erst einmal ausser Takt, reichen 50mA nicht aus.
Alles andere wird man sehen.
BTW, würde mich mal interessieren, wie all die Fertigbatterien bei den Kunden mit der geringen Balancingleistung zurechtkommen? Sollten die Zellen außer Takt kommen, bei 50mA max balancing Leistung, sollte das zu einer Einschränkung und Minderung der gesamten Batteriekapazität führen, somit zu Reklamationen.

# Carsten,
-wir haben ja fast gleiche Projekte- sollen wir außerhalb des Forums auf einer anderen Kommunikationsebene uns über die kleinen Ausführungsplanungen austauschen? Ich bin gerade dabei das Behältnis für Zellen, BMS Platine, Verkabelung und Peripherie festzulegen. Alles soll ja so gut wie möglich, als plug&play, kompakt, robust unter den Sitz beim Kasten passen.
Da ich zZ kein WoMo vor der Tür stehen habe, ist es manchmal nicht einfach Sachverhalte einzuschätzen.

Gruß,
Waldemar


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