BMS: Alternativen zum Emus?

Startbeitrag von Bernd Schlueter am 10.10.2013 08:11

Mein Misstrauen gegenüber komplexer Elektronik konntet Ihr nicht ausräumen. Sofern das alles open source ist, begrüße ich allerdings jede Anstrengung auf diesem Gebiet.
Das BMS ist ein lebenswichtiges Teil, können doch bei Versagen Brände entstehen.

Ich habe daraufhin einmal die Maxim-Chips genauer angeschaut. Nein, das ist keine Alternative. Die Spannungen der Einzelzellen werden durch Dioden in Kondensatoren eingeprägt und dann über einen Spannungssprung von 60 Volt auf das Grundpotential geschaltet. Schon Kapazitäten von 1pFam ADC verändern dabei schon die Messspannung merklich, der Ausgang ist viel zu hochohmig und diese Empfindlichkeit besteht ebenfalls an jedem der vielen einzelnen externen sample-Kondensatoren, die immerhin 1 µF Größe aufweisen müssen. Völlig indiskutabel für unsere Zwecke, würde ich sagen.

Dazu ist das System ebenso komplex wie das Emus mit den vielen empfindlichen Einzelkomponenten.

An meinen nur zwanzig Nicadblöcken habe ich die Verbindungen nun über eigentlich ungeeignete Schmelzsicherungen direkt nach außen geführt, um auch aktives Balancing testen zu können. Das ist mit den 15-Ampere-Sicherungen wegen der Kurzschluss- und Lichtbogengefahr nicht das Gelbe vom Ei, das ist mir völlig bewusst, aber ich kann nicht mehr neidisch den Ellern zuschauen, die ihre Lieblinge stets im Zugriff haben. Immerhin entsteht der Lichtbogen dann nahe am Batteriepol, der Kühlung und damit Bogenabriss verspricht.

Bei Lithium bin ich mir wegen der Brandsicherheit nicht so sicher wie manche von Euch.
Ich besitze noch ein ganzes Lager von NiMh-Zellen aus einem Kewetbrand, der aus unbekannten Gründen ein ganzes Hofgebäude abfackelte.

Ich denke noch über ein Prüfsystem nach, das die Gesamtbatterie im Blick hat. Ihr kennt meinen Plan mit der bewusst schwächeren "Opferzelle", die alleine genau überwacht wird. Zusätzlich eine irgendwie geartete Impulsmessung des gesamten Restblockes, um auf den zum Ende der Entladung ansteigenden Innenwiderstand zu schließen. Da denke ich an ein extrem niederfrequentes PLL. Hochfrequenzversuche scheiterten bei mir. Aus dem Störnebel muss ich jedenfalls herauskommen.
Immer wieder hört man, dass ein Versagen eines der vielen Teile erst mit dem Gasfuß erfühlt wurde, ein unhaltbarer Zustand.
Ob man mit hochempfindlicher Differenz-Temperaturmessung etwas machen kann? Ich weiß es nicht. Bei meinen Nicads sicherlich die beste Methode, leider sind die Zellen unzugänglich.
Auf die russische Wahrscheinlichkeitsmethode möchte ich auf keinen Fall verzichten: den genauen Vergleich der Spannungen von größeren Blocksektionen. Bei meiner Kiste also 3,6 und 11 Einzelblöcke, 20 Blöcke, beim Clio ein Block weniger.

Ich kann mir vorstellen, auch bei dem sehr schönen Emus kann es zu Ausfällen kommen, und wenn es nur an den Zellverbindern liegt.

Balanzieren: Dieses passive Balanzieren über Belastungswiderstände hat den Vorteil, dass keine dickere Leitung über die Zellen geht, die beim Unfall Kurzschlüsse hervorrufen kann.
Mein angedachtes aktives Balancingsystem würde diese Gefahr mit sich bringen. Diese Gefahr lässt sich jedoch verringern, wenn ich aus einer dick isolierten, umlaufenden HF-Leitung die Balancerleistung induktiv auskoppele. 1 Watt Balancerleistung pro Zelle sollten da schon reichlich sein, zumal ich beim aktiven Balanzieren das Balanziergerät ständig laufen lassen kann.
Auch hier möchte ich jede Mikroprozessorlösung vermeiden. Ein Mikroprozessor macht zwar keinen Ärger, hundert davon schon.

Da ziehe ich meine russische Roulettemethode mit Opferzelle und hochohmigem, blockweisen Spannungsvergleich eher vor. Ein unschönes Thema, finde ich.
Aber vielleicht lohnt es sich ja doch, noch nach weiteren Alternativen zu suchen?

Eine andere Idee: Vorschlag an die Lithiumhersteller, Links- und Rechts-Zellen einzuführen, wie bei meinen Säften: Gauche et Droit. Jeweils ein Verbinder zur nächsten Zelle ist dann fest angebaut. Gleiche Zellen lassen sich dann stapeln für den Versand, im Fahrzeug wechseln rote und grün, schwarze und gelbe für die Dortmünder. Ist auch verpolungssicherer. Halbe Zahl von Verbindungsstellen, präziser und nur ein Material.

Vielleicht schaffe ich mir doch mal eine einzige Lithiumzelle an und untersuche diese genauer...Eine ständige Innenwiderstandsmessung mit Temperaturkompensation, das müsste doch zu machen sein...

Was mich auch interessieren würde: Schmurgelstellen an den Zellverbindern dürften teslamäßige Höchstfrequenzsignale aussenden. Weiß da jemand etwas drüber? Was da aus Controller und Motor an Störsignalen kommt, sollte man über Ferritperlen und keramische Kondensatoren abblocken können.

Ein wichtiger Hinweis für mich im Emus-thread: die Problematik von Aluzellverbindern. Ja, Aluminiumoxydhaut ist extrem derbe. Hält 500 Volt in Elkos aus.












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Antworten:

ich habe mir den nicht angesehen, aber bei meinen Schaltungsversuchen kommt hinter dem Kondensator ein Spannungsfolger und dann erst gehts zum µc ist das bei denen sicher nicht so?

von Sven Salbach - am 14.10.2013 06:32
Natürlich, aber unterwegs von der Zelle zum Messsystem hampeln die Kondensatoren frei in der Luft. Dioden haben Leckströme und die Schalter ebenso.

von Bernd Schlueter - am 14.10.2013 16:08
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