Hallo,
ich möchte hier über mein selbstentwickeltes BMS berichten, welches ich in mein Carado T132-Wohnmobil eingebaut habe. Vielleicht möchten andere Teilnehmer hier eine ähnliche Lösung einbauen.
Als Batterie nutze ich 4 Stück 130Ah WINSTON-Zellen, die jeweils mit einem 3A-Balancer versehen sind. Diese Batterie ist unter dem Beifahrersitz eingebaut. Hinten am Sitz ist ein BlueSeaSystems 6010-Hauptschalter verbaut. Vor diesem Schalter ist eine 100A MEGA-Sicherung, die die Plusleitung absichert. Diese Lösung kann ich nur empfehlen, da bei Stellung AUS des Schalters tatsächlich kein Ruhestrom mehr möglich ist. Wenn man die Batterie am EBL ausschaltet, dann ist dem nicht so.
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Die gesamte Ladetechnik stammt von Victron. Das Ladegerät des EBL ist deaktiviert und er fungiert nur noch als Sicherungskasten. Der Vorteil bei Victron-Geräten ist, dass sie sich von einer Steuerung ein- und ausschalten lassen. Die Steuerung selbst besteht aus einer SIEMENS LOGO und einem SIEMENS LOGO TDE Bediengerät.
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Die Steuerung bietet folgende Möglichkeiten:
=> Statusanzeige allgemein
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=> Auswahl der Ladequelle:
- Auswahl der Ladequelle (AUTOMATIC) mit Priorisierung von 230V -> 12V -> Solar,
d.h. Wenn Landstrom vorhanden ist => 230V-Ladegerät,
kein Landstrom aber Motor läuft => 12V Ladebooster,
weder Landstrom noch Motor läuft => Solar
- Auswahl einer bestimmten Ladequelle: 230V oder 12V oder Solar
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Der Vorteil dieser Einstellmöglichkeit ist, dass sich keine Ladeströme addieren können und jedes Ladegerät unabhängig voneinander die Batterie laden kann. Aus elektrischer Sicht können Ladegeräte natürlich auch parallel arbeiten, dies habe ich jedoch bewusst nicht ermöglicht.
=> Auswahl des Lademodus:
- AUS, Ladung deaktiviert.
- Steuerung durch den Batterie-Computer. Dazu müssen am BMV die %-Werte des Ladezustandes für das Relais im BMV eingestellt werden.
- 100% bedeutet, dass die Batterie entsprechend der Einstellung an den Ladegeräten geladen wird.
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Mit dieser Einstellmöglichkeit lassen sich unterschiedliche Vollladezustände realisieren, die entweder vom Batterie-Computer gesteuert werden, oder aber über die bei Victron frei einstellbaren Ladeparameter.
=> Statusanzeige der Batterie
- aktuelle Zellenspannungen
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- MIN/MAX-Werte der Zellenspannungen
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- MIN/MAX der Batteriespannung
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Zusätzlich zu dieser Anzeige werden jede Minute diese Spannungswerte auf die eingelegte SD-Karte mit Datum/Uhrzeit geschrieben. Diese Werte können später in Excel verarbeitet werden.
Die Spannungsmessung erfolgt über die vier Analogeingänge der SIEMENS LOGO, die eine Auflösung von 0-10V mit einer Auflösung von ca. 10mV haben. Mit einem Vorwiderstand habe ich den Messbereich auf ca. 15V erweitert, somit ergibt sich eine Genauigkeit von ca. 15mV. Dies ist mehr als ausreichend, da primär nur eine Unter- oder Überspannung erkannt werden muss. Diese Parameter können im Programm frei eingestellt werden.
Bei Überspannung einer Zelle wird hier nicht die Batterie abgeschaltet, sondern das jeweilige Ladegerät. Bei Unterspannung einer Zelle werden über ein bistabiles Relais alle Verbraucher inkl. der Steuerung abgeschaltet. In diesem Fall wird der Solarregler aktiv und die Batterie wird ggfs. geladen. Die Rücksetzung dieses Zustandes muss manuell am Relais vorgenommen werden. Die Ladegeräte werden niemals von der Batterie getrennt, da sie separat abgesichert sind.
Die gesamte Elektrik ist links im Schrank eingebaut. Dies ist der einzige Platz in diesem Fahrzeug, der möglich ist:
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Die Kleiderstange musste ich dafür etwas kürzen.
Eine weitere wichtige Erweiterung ist die Masseverbindung der beiden Batterien. Im Originalzustand werden die beiden Minuspole der Starter- und Aufbaubatterie hinten am EBL in der Minusklemme miteinander verbunden. Dies ist bei größeren Strömen nicht vorteilhaft. Ich habe deshalb eine 25mm²-Leitung von den Minuspolen der Starter- und der Aufbaubatterie auf meinen Minusverteiler gelegt. An diesem Verteiler sind auch alle anderen Minusleitungen der Ladegeräte angeschlossen.
Das Solarpanel kann mit dem Schalter links von der Steuerung abgeschaltet werden. Weiterhin schaltet der Hauptschalter 6010 sowohl die 12V der Aufbaubatterie, als auch die 12V der Starterbatterie für den Ladebooster ab. So kann die gesamte Elektrik spannungsfrei geschaltet werden. Energie kann eingespart werden, wenn das SIEMENS-Bediengerät mit einem Schalter abgeschaltet wird.
In der SIEMENS-Steuerung ist auch ein WEB-Server integriert. Theoretisch lässt sich damit, über eine Internetverbindung, die Aufbaubatterie auch aus der Ferne überwachen und die Ladung steuern.
Als Ladegerät für die Starterbatterie habe ich ein Optimate TM500 fest eingebaut, welches ich mit einem Schalter (rechts vom BMV) ein- und ausschalten kann. Diese Lösung ist in jedem Fall besser, als der Nebenausgang eines Solarreglers. Der Victron Solarregler hat als Profigerät erst gar keinen solchen Ausgang.
Im Ergebnis kann bei dieser Lösung vollständig auf ein BMS aus China an der Batterie verzichtet werden. Wichtig ist dabei auch, dass man alle Parameter selbst in der Hand hat.
Ich hoffe anderen Teilnehmern hier eine interessante Anregung gegeben zu haben.
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LiFePO4-BMS mit SIEMENS LOGO Steuerung
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Es ist wohl das erste mal, dass ich für einen Erstbeitrag ein ohne zu zögern ein + vergebe. Danke für die ausführliche Beschreibung mit der "alternativen" Steuerung. Ich geh davon aus, dass du beruflich mit solchen E-Steuerungen zu tun hast. Alles sehr sauber ausgeführt, soweit ich das beurteilen kann. Interessant für viele finde ich die Lösung der Starterbatterie Ladung mittels Optimate TM500 Amazon Link anstatt einem Nebenladeausgang oder einem StandBy-Charger. Hätte ich keinen Votronic MPP würde ich diesen Weg wählen. Hubert Sehr interessant. Aber nicht gerade billig ? Ich finde Preise von ~€400 nur für das Logikmodul !?
Könnte aber bei bestimmten Verhältnissen schon praktisch sein ? Im Normalfall aber wohl nicht.
15mV Auflösung. Die Genauigkeit ist was anderes. Aber für diesen Zweck vermutlich ausreichend. Zur Genauigkeit habe ich auf die Schnelle keine Infos gefunden.
Falls die Sonne scheint. Sonst hast du nur den Stromverbrauch des Solarreglers. Wieviel Strom braucht denn das Logikmodul ? Und Display ? RK Das Logikmodul gibt es in der Standardausführung (nicht SIPLUS) schon für ca. 120 euro. Das Display (TDE) kostet ca. 150 Euro. Bei der Spannungsmessung arbeitet die LOGO-Steuerung mit 10 Bit, also 1024 Schritte. Diese 1024 Schritte werden intern auf 1000 Schritte normiert. So ergibt sich eine Auflösung von 10mV bei 0-10V. Erweitert man den Messbereich auf 15V, dann beträgt die Auflösung 15mV. Im Programm habe ich jeden Eingang kalibriert. Dafür gibt es Berechnungsfunktionen mit einstellbaren Parametern. Ich habe die Unterspannung bei 2,8V eingestellt. Bei dieser Spannung ist die Zelle noch lange nicht leer. Der Ruhestrom der Ladegeräte beträgt ca. 40 mA. Mit der verbleibenden Kapazität sollte es ausreichen, die Batterie vor einer Tiefentladung zu schützen, bis die Sonne wieder scheint. Bei einem fertigen BMS ist die Unterspannungsschwelle gewöhnlich viel niedriger eingestellt. Einen sicherer Schutz vor einer Tiefentladung ist nur der Hauptschalter. Aber auch in diesem Fall verbrauchen die Balancer noch wenige uA. Mir war wichtig, alle Parameter selbst einstellen zu können. So kann man das BMS optimal an die Batteriezellen anpassen. In gewisser Weise ist mein BMS auch eine Machbarkeitsstudie. Man kann jedenfalls sehr viel dabei lernen. Das auf den Bildern gezeigte entsteht nicht an einem Wochenende. Der Stromverbrauch der SIEMENS LOGO liegt bei ca. 100 mA, ohne angezogene Relais. Der Solarregler ist aktiviert, wenn kein Relais angezogen ist. Bei Ladebooster- oder 230V-Ladung spielt der Stromverbrauch eines Relais keine Rolle. Das Display hat einen Stromverbrauch von ca. 150 mA. Aus diesem Grund habe ich einen Schalter eingebaut. Man benötigt das Display nicht oft. Meine Ausführung des BMS hat im Vergleich zu einem "normalen" BMS sicherlich den Nachteil, mehr Strom zu verbrauchen. Während der Saison hat man jedoch i.d.R. genügend Energie, da die Sonne scheint. An den wenigen Ah für die Steuerung sollte es nicht scheitern. Im Winter hat man entweder Landstrom, oder man schaltet die Batterie mit dem Hauptschalter ab. Die Steuerung ist der Hammer! Der ganze Aufbau aber sicherlich nicht für normale <3,5t Weißware, oder? Ich habe für die Einführung und die erklärende Antwort schon mal ein Pünktchen vergeben. Gruß Andreas Alter Schwede. Man muß schon viel Liebe mitbringen, um so etwas auf die Beine zu stellen. Und das für 130 Ah. Dafür an Gutn. Gruß Franz
Oder die Lust am Basteln. Außerdem hat man so alle Möglichkeiten der Einflußnahme und Erweiterung und ist nicht auf einen "Chinesen" angewiesen, wenn die SW nicht so will. Dann weiß man, daß man selber etwas verbockt hat :-). RK Schöne Sache. Der Stromverbrauch wäre mir zu hoch. Servus, At rkopka, das Logikmodul bekommst Du notfalls auch ohne integriertes Display, dann ist es günstiger. Abgesehen davon kannst Du damit auch im Aufbau diverse Funktionen steuern. Nett ist auch die Möglichkeit mittels Farbumschaltung des Displays vor einer Abschaltung zu warnen (gelb und rote Beleuchtung). Oder jeden Tag seinen Kaffee automatisch brühen lassen. Mittels zugehörigen GSM-LTE Modul auch netzfähig (bspw. Heizung einschalten oder Lichtsteuerung mit dem Garagenlicht koppeln wenn dort ebenfalls eine 0BA8 Variante werkelt. Dann geht das Mobil schlafen wenn Du das Garagenlicht abschaltest :lol: ). Andwein, damit kann man witzige Sachen machen, ziehe Dir mal auf der Siemens Hp. die Beispiele rein und guck Dir den Einführungslehrgang an. Im KAT-Forum hat einer der Foristen ein Programm für den Ersatz der nicht mehr produzierten Getriebesteuerung erstellt. Majestix, ich bin an einer Lösung für eine Steuerung einer abgesetzten Kabine dran. MfG Charly (at)Charly: In meiner Anwendung blinkt das Display rot, wenn eine Über- oder Unterspannung aufgetreten ist. Bei Überspannung wird der Lademodus zusätzlich auf "AUS" gesetzt, um eine weitere Überladung zu verhindern. Weiterhin speichere ich jede Minute alle Spannungen auf der installierten SD-Karte mit Datum und Uhrzeit. Diese Werte können ausgelesen und in Excel importiert und ausgewertet werden. Mit 4 weiteren Relaisausgängen könnte die SIEMENS LOGO zusätzlich noch das Balancing übernehmen. Damit könnten, galvanisch getrennt, vier Lastwiderstände geschaltet werden, die jeweils eine Zelle belasten. Dabei hängt die Stromstärke nur vom verwendeten Widerstand ab. Ein weiterer Vorteil wäre dabei sogar, dass bei abgeschalteter LOGO-Steuerung (bei Überwinterung) die einzelen Zellen nicht einmal mit den wenigen uA der gewöhnlichen Balancer-Schaltungen belastet würden, was dem Idealzustand entsprechen würde. Das Argument des Stromverbrauchs ist zu vernachlässigen. Während der Saison steht hoffentlich immer genügend Energie zur Verfügung. Bei 100 mA ergeben sich pro Tag ca. 2,4 Ah. Mit 4 weiteren Ausgängen hat die LOGO einen Stromverbrauch von ca. 150 mA, oder 3,6 Ah pro Tag. Vermutlich ist dieser Stromverbrauch nahezu identisch mit dem Stromverbrauch des TV und des SAT-Receivers im Standby-Betrieb zusammen. Bspw. gibt Super B bei seiner Epsilon-Batterie einen Eigenverbrauch von 0,7 Ah/Tag mit CAN, oder 0,4 Ah/Tag ohne CAN an. Die Lösung mit einer SIEMENS LOGO ist somit nicht soweit entfernt von diesen Werten. Der große Vorteil dieser Lösung liegt auch darin, dass es sich um eine Komponente aus der Industrie handelt, die sowohl mechanisch, als auch elektrisch auf einen harten Einsatz vorbereitet ist. Da kann ein China-BMS nicht mithalten.
Stimmt, aber die Geräte laufen bei mir nicht im Standby, außer ich will was aufnehmen. Eher wird das im Winter, evt. mit Schnee auf den Panelen interessant, wenn man die Batterie nicht abklemmen will oder kann.
Faktor 3-9 ?
Das ist wirklich ein Vorteil. Auch gegenüber anderen Bastellösungen mit PI oder Arduino. RK Hallo Majestix, eine wirklich interessant Lösung hast Du da kreiert. Dafür gibt es von mir ebenfalls ein Plus und :top: Die LOGO Kleinsteuerung gibt es ja schon sehr lange. Diese auch in einem WoMo einzusetzen habe ich nie in Erwägung gezogen. Auf Grund deines hiesigen Beitrags werde ich jetzt aber mal drüber nachdenken. Noch eine kurze Frage an Dich. Welche Type hast Du genau eingesetzt? 6ED1052-Xxxxxxx .... bzw. 6AG1052-Xxxxxxx ? Diese Lösung ist sicherlich nicht gedacht für Batteriegrößen kleiner 100Ah. Aus diesem Grund sollte der Eigenverbrauch auch absolut und nicht relativ mit einem Faktor betrachtet werden. Während der Faktor 3-9 nach sehr viel klingt, sind es tatsächlich nur ca. 1,7 oder 2,9 Ah pro Tag, die eine solche Lösung mehr verbraucht. Zu bedenken ist auch der Preisunterschied zwischen einer Super B-Batterie und einer Selbstbaulösung. Da zahlt man für die eingesparten Amperestunden ganz ordentlich. Die Lösung mit den Relais für das Balancing ist insbesondere für große Zellen interessant, da Balancer mit größeren Strömen nur schwer erhältlich sind. Die LOGO selbst kann 10A und eine Erweiterung 5A schalten. Zu bedenken sind bei Halbleiter-BMS-Systemen auch die Widerstände der Halbleiter im eingeschalteten Zustand. Nicht ohne Grund haben solche BMS Kühlkörper verbaut, die die entstehende Wärme abführen sollen. Bei meiner Lösung beschränkt sich der Spannungsabfall am BMS (Relais) und die daraus resultierende Verlustleistung, auf max. 35 mV bzw. 3,5W bei 100A Stromstärke, weil der max. Kontaktwiderstand 0,35 mΩ beträgt. Ein Halbleiter-BMS hat hier deutlich höhere Werte. Aus diesem Grund verwendet Super B bei der 160Ah-Batterie ein externes Schutzrelais, während die 90Ah-Variante ein Halbleiter-BMS integriert hat. Die Energie, die bei einem Halbleiter-BMS in Wärme umgewandelt werden würde, wird bei dieser Lösung für Steuerungszwecke eingesetzt. Es ist besteht sogar die Möglichkeit, dass mit dieser Lösung Energie eingespart wird, wenn, aufgrund der Stromstärke, mehr Heizleistung vom Halbleiter-BMS erzeugt werden würde, als die SIEMENS-LOGO-Steuerung an Verlustleistung hat. Weiterhin entsteht bei der Ladung der Batterie überhaupt keine Verlustleistung am BMS, da die Ladegeräte direkt an der Batterie angeschlossen sind und von der LOGO ferngesteuert an- und abgeschaltet werden. Somit dürfte die Energiebilanz für meine vorgeschlagene Lösung insgesamt positiv sein. Nicht zu empfehlen ist diese Lösung für Anwender, die bereits die Standby-Ströme von eingebauten Geräten ihren Batterien nicht zumuten möchten oder können. In diesem Fall zählt jede mAh, die eingespart werden kann. Die Zielgruppe ist eher der Selbstbauer, der sich eine große LiFePO4-Batterie aus Einzelzellen selbst herstellt. Diese Steuerung könnte theoretisch auch die 1000 Ah-Zellen von Winston managen, wenn man das Schutzrelais und die Balancer entsprechend dimensionsiert. Weiterhin ist es nur vom Programm und der Konfiguration der LOGO abhängig, welche Steuerungsaufgaben die LOGO im Wohnmobil oder einer Kabine noch übernehmen soll. Die einzige Grenze bildet dabei die Speichergröße der LOGO-Steuerung. Diese Steuerung kann auch im Heimbereich für Haus-Energiespeicher eingesetzt werden. Die LOGO-Steuerung gibt es auch in einer 230V-Version. Allerdings müssen dann Analogeingangsbaugruppen zusätzlich beschafft werden. Es handelt sich um die Version: 6AG1052-1MD08-7BA0 Diese Ausführung kostet jedoch nahezu 400 Euro im Handel. Im Wohnbereich eines Wohnmobils reicht auch die Standardausführung aus, ohne erweiterten Temperaturbereich und andere besondere Eigenschaften. Dieses Gerät wurde in Deutschland hergestellt, während die Standardausführung in China hergestellt wird. Wow, das ist ja echt Pizza mit allem. Ausdrückliches Lob für soviel Mühe. Mir wäre die Lösung allerdings zu komplex, da nimmt statistisch die Zahl der Fehlerquellen eher zu als ab...
Das wäre mir gar nicht recht. Ich finde es super, wenn meine Solaranlage während der Fahrt der Lima hilft! Dafür habe ich sie ja schliesslich auf dem Dach. Aus dem gleichen Grund mag ich keine Multi-Controller, die immer nur eine Ladequelle zur Zeit zulassen. Finde ich einfach ineffizient. bis denn, Uwe
Hallo Uwe, ich finde diese Lösung überhaupt nicht komplex. Ich könnte in der Software auch mehrere (alle) Ladequellen gleichzeitig zulassen. Nach meinem Dafürhalten ist der größte Vorteil meiner Lösung, dass ich die Ladequellen einzeln deaktivieren kann und dabei nicht von der Batterie trenne. Dies erspart ein Relais für die Ladeströme. Warum denkst Du, dass die Anzahl der Fehlerquellen zunimmt? Die einzige Fehlerquelle ist die LOGO-Steuerung. Diese Steuerung wird auch in Maschinen mit rauhen Umgebungsbedingungen eingesetzt, die ein Vielfaches einer Batterie kosten. In jedem Fall habe ich zu dieser Steuerung mehr Vertrauen, als zu einem BMS aus China, welches bei Aliexpress billig angeboten wird. Weiterhin kann ich die Steuerung so verändern/erweitern, wie ich möchte und muss nicht darauf hoffen, dass irgendwo jemand an meine Wünsche denkt. Ich schliesse dann einfach den PC an und lege los. VG Gerhard Hallo Gerhard, mir ist schon klar, wo die Vorteile der Steuerung liegen, und du hast das ja auch super umgesetzt. Sie entspricht halt nur nicht meinen Bedürfnissen (muss sie ja auch nicht). Nach meiner Erfahrung (und ich habe lange in der Instandhaltung komplexester Maschinen gearbeitet) geht alles irgendwann kaputt, und zwar dann, wenn man es nicht gebrauchen kann, Industriestandard hin oder her. Deshalb bin ich ein Freund von KISS. Irgendwer hat mal gesagt, eine Sache ist erst perfekt, wenn man nichts mehr wegnehmen kann, nicht, wenn man nichts mehr hinzufügen kann. Ich will dir aber dein System auf keinen Fall madig machen. Es wäre für meine Bedürfnisse halt einfach overengineered. Mir sind schon die BMSe in den Chinaakkus viel zu naseweis :) bis denn, Uwe
Manchmal will man aber etwas mehr Info über ein System haben. Ein anderer Punkt sind Anpassungen. Sehr einfache Systeme sind oft schwer zu adaptieren, wenn sich mal eine Bedingung ändert. Ich hab das auf anderem Gebiet schon gesehen. Wenn man Verzögerungen braucht, kann man das analog aufbauen, eine Mikrocontroller Variante braucht aber weniger Teile und ist viel flexibler. D.h. reparieren kann man die einfache Version leichter. Will man aber eine Funktion, die etwas abweicht (deutlich andere Zeiten, mehrfach Auslösung, umgekehrter Ausgang...) geht das einfach nicht. RK |
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Selektieren und Matchen beim Parallelschalten von Zellen