Konstruktionsfrage zu 18650 Akku/Aufbau/BMS...

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Re: Konstruktionsfrage zu 18650 Akku/Aufbau/BMS...

Beitragvon Broadcasttechniker » 15.10.2018, 08:03

Mein Problem als Service Ingenieur ist es halt dass ich meistens genau dann mit der Technik in Kontakt komme wenn sie kaputt gegangen ist, und da haben LiiFePo Akkus eine ganz schlechte Figur gemacht.
Ich sags mal so, ich persönlich kenne bisher nur kaputte, 4Stück, und keinen einzigen der in Betrieb ist und funktioniert.
Ist jetzt keine tolle Statistik, für mich persönlich reicht das.
Interessiert dich vielleicht nicht, deswegen für die anderen.
Man darf Batterien (im Sinne von Ansammlung von Zellen oder Sub-Batterien) mit Halbleiter-BMS NICHT in Serie schalten.
Grund ist die Spannungsfestigkeit des Schalters.
Beispiel:
Ich schalte 4 48V Batterien die alle mit BMS ausgestattet sind in Serie.
Jetzt schaltet eine Batterie ab, warum auch immer.
Sofort liegt die Gesamtspannung von allen 4 Batterien in Summe, hier also 200 Volt, an dem einen geöffneten "Schalter" der Batterie die getrennt hat und nur für 60 Volt vorgesehen ist. Das hält der normalerweise nicht aus und brennt ab.
Parallel geht, jedoch wäre es da gut wenn die einzelnen BMS miteinander oder einer Zentrale kommunizieren können.
Beispiel Entladefall mit 4 Batterien.
Eine schaltet ab, die drei anderen übernehmen den Job.
Gut wenn es um Notstromsysteme geht, unnötige Quälerei in den anderen Fällen.
Durch die erhöhte Belastung kommt es sonst sowieso in kürzester Zeit zu einer Kettenreaktion.

Beim in Serie schalten von z.B. 48 Volt Systemen kann man bei Bedarf eine reine Batterieüberwachung machen welche sowohl mit dem Lader als auch mit der Senke kommuniziert.
Im Fall von drohender Überladung schaltet dann das Ladegerät ab, bei drohender Tiefentladung schaltet die Senke ab.
Ob die Senke jetzt ein Wechselrichter ist oder eine Motorsteuerung ist dabei egal.
In beiden Fällen kann man auch eine Leistungsreduktion bei niedrigem Ladezustand vorsehen um die Leistung zu begrenzen.
Der Vorteil dieser Lösung ist dass sie komplett ohne Schalter auskommt, der Nachteil liegt darin begründet dass eine zusätzliche Sicherungsinstanz fehlt.
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Re: Konstruktionsfrage zu 18650 Akku/Aufbau/BMS...

Beitragvon egn » 15.10.2018, 08:25

Broadcasttechniker hat geschrieben:Ich sags mal so, ich persönlich kenne bisher nur kaputte, 4Stück, und keinen einzigen der in Betrieb ist und funktioniert.

Ist jetzt keine tolle Statistik, für mich persönlich reicht das.
Interessiert dich vielleicht nicht, deswegen für die anderen.


Ich selbst betreibe mittlerweile seit mehreren Jahren 10 Stück und keiner ist defekt. Vielleicht liegt es auch daran dass ich mich beim Betrieb nicht auf die Parametern von irgendwelchen Verkäufern oder gar den Herstellern verlasse. Ich orientiere mich an den Ergebnisse von wissenschaftlichen Untersuchungen und bin bisher damit sehr gut gefahren.

Und ich bin nicht der einzige der mit LiFePO4 zurecht kommt. Eine Vielzahl von Elektrofahrzeugen sind damit ausgerüstet und von den Millionen von Akkuschraubern und Haushaltsgeräten brauchen wir gar nicht erst reden.

Man darf Batterien (im Sinne von Ansammlung von Zellen oder Sub-Batterien) mit Halbleiter-BMS NICHT in Serie schalten


Es geht nicht um die Reihenschaltung von BMS sondern um das Parallelschalten von Single-Board BMS.

Durch die erhöhte Belastung kommt es sonst sowieso in kürzester Zeit zu einer Kettenreaktion.


Eben, deshalb werden die Batterien auch nicht gequält. Davon abgesehen kann man auch einstellen welchen maximalen Strom jedes einzelne BMS liefern darf.

Der Vorteil dieser Lösung ist dass sie komplett ohne Schalter auskommt, der Nachteil liegt darin begründet dass eine zusätzliche Sicherungsinstanz fehlt.


Wenn an ein weiteres Sicherheitsnetz auf Zellebene möchte dann kann man auch so was wie Celllog8 einsetzen. Man muss nur dafür sorgen dass sie aus der Batterie von der 8ten Zelle oder über in isoliertes USB Netzteil versorgt werden. Und dass der Alarmausgang mit Optokopplern isoliert wird, da es sonst zu einem Kurzschluss kommen würde. Damit kann man dann ein Halbleiterrelais schalten, das die komplette Batterie abtrennt.

Meiner Meinung nach ist das aber bei LiFePO4 unnötig, bei allen anderen Li-Typen dagegen empfehlenswert.
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Re: Konstruktionsfrage zu 18650 Akku/Aufbau/BMS...

Beitragvon Broadcasttechniker » 15.10.2018, 08:47

egn hat geschrieben:.... Man muss nur dafür sorgen dass sie aus der Batterie von der 8ten Zelle oder über in isoliertes USB Netzteil ...
BMS die sich aus Teilen der Batterie speisen töten diese.
Vielleicht keine Batterie die sich im Dauereinsatz befindet UND einen Balancer besitzt, in allen anderen Fällen sogar ganz bestimmt. Werkzeug- und Fahrradakkus sind da oft betroffen.
LiIon Akkus brauchen keinen Balancer.
Wenn dort etwas driftet ist es sowieso vorbei, dann führt man die Batterie dem Recycling zu.
Ein vernünftiges BMS speist sich typischerweise aus der gesamten Batterie, braucht wenig Energie und wenn der Akku in Ruhe ist geht es in den Tiefschlaf.
Alternativ wird es fremd versorgt, die Trennung der Spannungsebenen findet am Besten auf dem BMS via DC/DC Konverter statt.
Kommunikationsschnittstellen sind über Optokoppler isoliert.
Persönlich würde ich eine bidirektionale optische Schnittstelle vorziehen, ähnlich Toslink.
Kenne ich aber nicht.
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Re: Konstruktionsfrage zu 18650 Akku/Aufbau/BMS...

Beitragvon Retrerni » 15.10.2018, 22:45

Broadcasttechniker hat geschrieben:Man darf Batterien (im Sinne von Ansammlung von Zellen oder Sub-Batterien) mit Halbleiter-BMS NICHT in Serie schalten.
Grund ist die Spannungsfestigkeit des Schalters.
Beispiel:
Ich schalte 4 48V Batterien die alle mit BMS ausgestattet sind in Serie.
Jetzt schaltet eine Batterie ab, warum auch immer.
Sofort liegt die Gesamtspannung von allen 4 Batterien in Summe, hier also 200 Volt, an dem einen geöffneten "Schalter" der Batterie die getrennt hat und nur für 60 Volt vorgesehen ist. Das hält der normalerweise nicht aus und brennt ab.

Sorry, aber wer so was macht scheint nicht einmal das erste Lehrjahr als Elektroniker hinter sich gebracht zu haben.
Das ist aus meiner Sicht eine mutwillige Fehlauslegung.
Broadcasttechniker hat geschrieben:Parallel geht, jedoch wäre es da gut wenn die einzelnen BMS miteinander oder einer Zentrale kommunizieren können.
Beispiel Entladefall mit 4 Batterien.
Eine schaltet ab, die drei anderen übernehmen den Job.
Gut wenn es um Notstromsysteme geht, unnötige Quälerei in den anderen Fällen.
Durch die erhöhte Belastung kommt es sonst sowieso in kürzester Zeit zu einer Kettenreaktion.

Auch hier ist es ein Anwendungsfehler seitens des Installateurs, evtl. noch mangelnde Information seitens des Herstellers.
Erst einmal muss man es aber dem Installateur anlasten...

Ciao

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Re: Konstruktionsfrage zu 18650 Akku/Aufbau/BMS...

Beitragvon NoOne » 16.10.2018, 23:27

Hey, um mal zurück zu dem eigentlichen Thema meines Threads zu kommen, ich überlege ja einen großen Akku mit mehreren BMS Zellsträngen zu bauen, ich habe jetzt für's erste gedacht ein 72V System zu bauen, also 20S, hab mehrere rausgesucht, bin noch nicht sicher welches ich nehme, aber hier mal ein BMS als Beispiel welches 60A Entladung @20S schafft...
https://shop.linergy.de/de/BMS-60A-20s- ... --470.html
...da die stärkeren Zellen so 30-35A liefern können geht das wohl klar, hab hier auch eine Zelle rausgesucht mit der ich als Beispiel mal rechnen will:
https://eu.nkon.nl/rechargeable/18650-s ... t-top.html

Wir hätten also bei diesen Teilen 20 x 18650 Zellen mit je 3,6V bei 2,6Ah, macht also in Reihe am BMS 2,6Ah bei 72V bzw. eine Kapazität von 187,2Wh. Bei einem maximalen Strom von 35A bei 72V kann ein 20S Paket im Prinzip 2,52kW Leistung liefern.

Bei 200 Zellen liege ich dann mit 10xBMS/Akku Paket parallel bei einer Kapazität von 1,87kWh für 790€ und könnte bereits 25,2kW liefern, aber da ich den Akku eigentlich größer haben will wird auch das vermutlich nochmal verdoppelt, also rein von den Zellen 3,74kWh für 1568€, aber auch nur wegen der Kapazität und damit Reichweite, soviel Leistung brauche ich eigentlich nicht, aber dann wird der Akku etc. auch nicht so hart belastet und sehr wahrscheinlich länger leben.

Leider hat bisher kaum jemand hier etwas dazu gesagt ob man einen Akku mit mehreren BMS Paketen parallel betreiben kann und ob es dabei noch irgendwas besonderes zu beachten gibt, nur egn schrieb bisher...

egn hat geschrieben:Für höheren Strom und niedrigeren Widerstand kann man auch mehrere Single-Board BMS parallel schalten.


So hab ich das jetzt dann einfach mal gemacht da in meinem Beispiel, man könnte das so betreiben wenn ich das bis jetzt richtig verstehe?
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Re: Konstruktionsfrage zu 18650 Akku/Aufbau/BMS...

Beitragvon Sonnenbayer » 17.10.2018, 01:15

NoOne hat geschrieben:Wir hätten also bei diesen Teilen 20 x 18650 Zellen mit je 3,6V bei 2,6Ah, macht also in Reihe am BMS 2,6Ah bei 72V bzw. eine Kapazität von 187,2Wh. Bei einem maximalen Strom von 35A bei 72V kann ein 20S Paket im Prinzip 2,52kW Leistung liefern.

Bei 200 Zellen liege ich dann mit 10xBMS/Akku Paket parallel bei einer Kapazität von 1,87kWh für 790€ und könnte bereits 25,2kW liefern


Für 25kW brauchst du aber mindestens 6 deiner BMS, da diese maximal 60A Entladestrom können. Sind dann nochmal 800€.
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Re: Konstruktionsfrage zu 18650 Akku/Aufbau/BMS...

Beitragvon NoOne » 17.10.2018, 01:39

Nochmal richtig lesen, 6 ist zu wenig, bei 200 Zellen brauche ich wie bereits geschrieben 10x ein 20S BMS, bei den geplanten 400 Zellen sogar das doppelte. Und der Entladestrom wird durch die Zellen begrenzt, die können max. 35A liefern, 60A ist daher eigentlich eh überdimensioniert. 72Vx35A sind 2,52...x10 sind 25kW.

Und Preise ausrechnen kann ich grad so alleine, nichts für ungut, hab das verlinkte BMS auch nur als Beispiel genommen, gucke mich sowohl bei den Zellen als auch beim BMS noch um, geht auch günstiger.
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Re: Konstruktionsfrage zu 18650 Akku/Aufbau/BMS...

Beitragvon BenBenBen » 17.10.2018, 08:55

Das BMS soll mit der Stromlimitierung doch die Zellen schützen, da wäre es besser, wenn die Zellen nicht weniger liefern können als das BMS erlaubt. Wie wäre es mit mehreren Zellen parallel? Wenn ich es richtig verstanden habe möchtest du ca 20kW und 5kWh, das macht 0,25 Wh/W als Verhältnis von Kapazität zu Leistung. In dem Bereich liegen z.B. Panasonic NCR18650PF, Sony US18650NC1, US18650V3, Samsung ICR18650-22P und LG INR18650MF2. Die haben alle Imax=10A, soweit ich weiß. Also könntest du daraus mit deinem BMS so im Bereich 20s6p oder 20s7p bauen, je nachdem, wie stark du die Zellen auslasten willst. Und die Zellen sind günstiger pro Wh als Sony VTC.
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Re: Konstruktionsfrage zu 18650 Akku/Aufbau/BMS...

Beitragvon NoOne » 17.10.2018, 12:17

10A sind zu wenig bei 400 Zellen, damit komme ich damit nicht auf 20kW sondern auf grad mal 14,4kW (0,72kW x 20 72V Pakete).

20A Zellen würden schon gehen, z.B. diese LG Zelle mit 3Ah, nur preislich ist die (bei nkon) teurer :

https://eu.nkon.nl/lg-18650-hg2-without-warning.html

Und mehr als 400 Zellen will ich eigentlich nicht haben weil es jetzt schon ein riesen Klotz wird und es ja auch um eine mobile Anwendung in einem Fahrzeug - in diesem Fall ein Motorrad - geht, da hab ich nicht beliebig Platz und muss auch auf das Gewicht achten, ein gutes Leistungsgewicht ist dort immer erstrebenswert.

Zumal ich der Idiot bin der am Ende den Dreck zusammenbauen darf und es im Rahmen integrieren muss, 800 Zellen wären z.B. doppelt soviel Arbeit, dazu hab ich echt keine Lust!^^
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Re: Konstruktionsfrage zu 18650 Akku/Aufbau/BMS...

Beitragvon Sonnenbayer » 17.10.2018, 12:36

NoOne hat geschrieben:Nochmal richtig lesen, 6 ist zu wenig, bei 200 Zellen brauche ich wie bereits geschrieben 10x ein 20S BMS, bei den geplanten 400 Zellen sogar das doppelte. Und der Entladestrom wird durch die Zellen begrenzt, die können max. 35A liefern, 60A ist daher eigentlich eh überdimensioniert. 72Vx35A sind 2,52...x10 sind 25kW.

Und Preise ausrechnen kann ich grad so alleine, nichts für ungut, hab das verlinkte BMS auch nur als Beispiel genommen, gucke mich sowohl bei den Zellen als auch beim BMS noch um, geht auch günstiger.


Es tut mir Leid, dass ich nicht genau weiß wie weit dein Verständnis eines BMS bereits ist. Offensichtlich hast du das System noch nicht vollkommen verstanden, daher hier ein Link:
https://electronics.stackexchange.com/questions/289586/lithium-battery-pack-do-i-need-bms-within-parallel-connections

Mehr Erklärung verkneife ich mir, ich möchte ja nicht wieder etwas niederschreiben, über das du bereits Bescheid weißt :juggle:
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