Einbau eines BMS in den Elektroroller SCP-4040

[Haro]

Gervais ... das Thema lautet: "Einbau eines BMS in den Elektroroller SCP-4040".
Du besitzt keinen SCP-4040. Sowohl den als auch das BMS kennst du nur von Fotos. Lithiumakkus lehnst du sowieso ab.
Aber du WEISST alles BESSER.

[gervais]

Haro...Du hast es wieder einmal nicht verstanden.

f-d hat in seinem Blog sehr anschaulich beschrieben, wie ein Laie ein BMS System in einen Roller nachrüstet, um zu gewährleisten, dass die teuren TS LiFePO4 gleichmässig geladen werden mit entsprechenden potentiellen Vorteilen . (Zyklen, Reichweite). Weder Zellen noch BMS sind exotisch oder SCP- 4040 spezifisch.

Und er ruft in diesem Forum:

Jedem technikbegeistertem Basteltalent kann ich überigens diesen Blog sehr ans Herz lesen - immer wieder sehr faszinierend zu lesen:

stellt mithin dieses System und dessen Einbau hier zur Diskussion, was ich mit Sachargumenten wahrnehme indem ich auf Schwachstellen verweise, die ebenfalls nicht SCP-4040 spezifisch sind.

Um es für Dich zu veranschaulichen, Haro : Man braucht noch nicht einmal auf einem Fendt FL 237 gesessen zu haben, um zu wissen, das dieser nicht mit Benzin betrieben wird.

Das eigentliche Problem ist, dass in f-d s Blog Laien animiert werden, es genauso zu machen :

Persönliche Erfahrung und Infos:Der Einbau ist auch für unerfahrene Personen zu schaffen, es ist eher “viel” Arbeit als professionelles Wissen notwendig

....und sogar von ihm (der von 6,5V Kabeln schreibt- was Du auch dort weder kommentiert oder hinterfragt hast, Haro -klar, Du hast ja keinen SCP-4040- deshalb könnte es das ja geben ) in seinem Forum dazu beraten werden.

Das hat, ebenso wie die Einbauvideos, etwas mit Verantwortung des Blogbetreibers (und dessen vorgeblichen Freunden !) zu tun. Und in dem Moment, wo f-d das in dieses Forum trägt, muß er sich auch hier stellen und wird (zumindestens von mir) auf vermeidbare Fehler und Schwächen hingewiesen.

Der andere Blogbetreiber Sven (mit erkennbaren technischem Wissen) ist ehrlicher zum Publikum. Neben Bildern von Schaltungsaufbauten, an die sich ein Laie ohnehin nicht heranwagen würde (z.B. Drehschalter-Verdrahtung ) schreibt er :

Im derzeitigen Entwicklungsstand (überforderte, mit der Technik absolut nicht vertraute Händler, provisorische BMS-Lösungen, absolute Notwendigkeit der Beachtung diverser Regeln im Umgang mit so einem Roller) leider ausschließlich technikbegeisterten Menschen empfehlen. Otto-Normal-Bürger erleidet vermutlich spätestens im zweiten Jahr irgendeine Form von technischem Crash

und wird damit seiner Verantwortung gerecht.

PS:

Lithiumakkus lehnst du sowieso ab

Wenn Du meine Beiträge* gelesen und verstanden hättest, würdest Du diesen Unsinn nicht schreiben. Ich verwende für andere Zwecke A123, Konions, Phylion und ZL.

Auch diese gehören als Eigenbauzusammenstellung indes nicht in Hände von Laien , die versucht wären, angeheizt von euphorischen Verheissungen von Forenschreibern, Bloggern, Datenblättern und BMS Bastelbuden, sie in ihren Roller zu frickeln.

Und auch darum geht es in diesem Thread.

* Für Neueinsteiger: Der Grund für Haros Wahrnehmung findet sich hier und auf der vorhergehenden Seite:
viewtopic.php?f=1&t=155&start=20

[STW]

So, und nun wollen wir mal alle wieder herunterkommen - auch wenn die Wetterlage dazu verleitet, etwas robuster als sonst zu argumentieren. Schließlich haben wir uns ja alle meistens lieb und wollen die besten Lösungen für unsere Rollerchen.

Dazu gehört der Erfahrungsaustausch, dazu gehört das Bewerten kommerzieller Lösungen, dazu gehört das Diskutieren selbst konzipierter Lösungen und eine Einschätzungen von deren Tauglichkeiten vor dem Hintergrund individuell angesammelten Wissens und manchmal sogar praktischer Erfahrungen. Und dazu gehören Hinweise, ob ein Lösungsansatz "breitentauglich" ist, d.h. dem technisch weniger orientierem Menschen zur Verwendung gegeben bzw. empfohlen werden kann.

Vor ca. 100 Jahren gab es das Berufsbild des Chauffeurs, der die hohen Herrschaften mit dem Kfz kutschierte und sich um die Technik des Fahrzeugs usw. kümmerte. Der Chauffeur wußte z.B. über die Rückschlagskraft der Kurbel zum Starten des Motors, und dass hierbei zertrümmerte Handgelenke entstehen konnten. Er war Profi der Technik, und die Herrschaften waren oftmals technisch unbedarfte Anwender, die repräsentativ von A nach B kommen wollten. Nur wenige haben sich aus Interesse selbst damit beschäftigt.
Heutzutage muß niemand, der ein Auto fahren will, Ahnung von Technik haben (auch wenn das durchaus Helfen würde), das Auto funktioniert, und wenn mal nicht, dann sagt der Computer dem Mechaniker, welches Teil zu tauschen ist, fertich.

Wir sind bei vielen E-Rollern, insbesondere den Lithium-Rollern, am Anfang der Entwicklung - Ausnahmen wie ein Peugeot Sootelec bestätigen die Regel. Da sind wir eher der o.a. Chauffeur als der heute technisch unbedarfte Autofahrer - zu letzterem muß aber die Entwicklung hingehen, wenn man der elektrischen Fortbewegung mehr als ein Nischendasein zusprechen möchte.
Dem Chauffeur gestehe ich Bastelarbeiten und Flickwerk zu (z.B.die ominösen Lüsterklemmen), denn die haben manchmal durchaus ihren Sinn: ich will meine Balancer mit den Batterien verbinden und gleichzeitig im Betrieb zugängliche Meßpunkte haben. Sinn ist bei mir nicht die Erprobung einer Steckerkategorie, sondern die Feststellung, ob die Balancer eine geeignete Lösung sind. Hierbei nehme ich gerne das Risiko in Kauf, dass mir die Lüsterklemmen und/oder Verbindungskabel hinweg korrodieren, aber dafür mache ich alle paar Monate Sichtkontrolle / Kontrollmessungen.
Die jetzige Zusammenstellung meiner "Lösung" ist aber nicht für den "Ich will nur fahren und nicht Basteln"-Fahrer geeignet - über manches Detail (wie z.B. die Balancerboards durch Kabelbinder in einer Aufputzverteilerbox befestigt sind) könnte man sich noch mehr echauffieren. Die Lösung dient bislang nur der Feststellung: "mit den Balancern von 1.5A habe ich nach 1.5 Jahren Einsatz weder eine wahrnehmbare Zelldrift oder einen Zelltod erlebt. Bislang halte ich die Lösung gegen Überladen von Zellen und Zelldrift für ausreichend." Mit der Info kann dann der technisch versierte Fahrer überlegen, ob er eine ähnliche Lösung mehr oder minder professionell verbaut, und der technisch nicht versierte Fahrer kann eruieren, ob eine vom Prinzip her ähnliche, vom Händler angebotene Lösung akzeptabel sein mag. Wobei ich aber dann davon ausgehe, dass der Händler eine dem Stand der Technik entsprechende Umsetzung der Lösung anbietet (also eben nicht mit Lüsterklemmen und fragwürdigen Aussagen von 6.5V).

[crazysky]

an alle,

ich denke, ich drücke mich immer recht diplomatisch aus. Aber ich denke, dass es auch überhaupt keinen Sinn macht, weiter auf der Geschichte rumzureiten.
JEDER WEIß WAS GERVAIS MEINT, genau wie jeder auch weiß was Haro oder sonstwer meint. ES IST ALLES BEREITS MEHRFACH GESAGT WORDEN. Also sind soweit alle Standpunkte geklärt. Niemand ist gezwungen das selbe zu propagieren oder unbedingt unter allen Umständen die selbe Meinung zu haben (selbst wenn es sich scheinbar oder absolut um die einzige Wahrheit handelt), wie jemand anderes.

Von daher mein Vorschlag: PUNKT.

mfg

[Haro]

Auch von mir wieder was Konstruktives:
Ich suche noch immer ein BMS für meine Donnerhimmel. Das von F-D verwendete scheint mir etwas teuer, und die streckenweise ungesicherten Leitungen gefallen mir auch nicht. Nun habe ich aber schon gesicherte Leitungen von den 21 Polen weg (hin zu einer "Unaussprechlichen") gelegt, die ich derzeit für Einzelladung und Spannungsmessung nutze.

STW, du hast doch auch solche Kabel gelegt. Habe ich dich richtig verstanden, daß die zu einer Aufputzverteilerbox führen, in der sich die Balancerboards befinden? Und diese Lösung bewährt sich seit 1,5 Jahren. Vielleicht wäre diese Bastler-Lösung auch für mich, als bekennenden Bastler, geeignet. Woher sind deine Boards, zu welchem Preis ?

[STW]

Ja, genau, eine Aufputzverteilerdose (bäh, aber die gab es im nächsten Baumarkt und war von allen Boxen am besten geeignet). Die Boards hatte ich von lipopower, das sind 4 Balancerboards auf einer Platine (shop.lipopower.de/Balancer-4-Zellen-15A-LiFePo4 , ich bin mal so frech und setze einen Link auf einen kommerziellen Verkäufer hier herein). Die dort angebotenen Platinen entsprechen ungefähr meinen, wobei bei meinen das Balancieren ab 3.6xV beginnt und ich wohl auch ein paar Euros weniger bezahlt hatte, falls ich mich recht entsinne.
Zu beachten ist das, was in roter Schrift auf der Seite steht! Ebenso sollte wie auf der Seite beschrieben die Schaltschwelle tiefer gesetzt werden nach meinem Geschmack - dann hat der Balancer etwas mehr Spielraum für den Beginn mit der Bypassfunktion.

Hinweise und Abschreckung:
a) der Einbau in so einer Verteilerdose ist nicht ganz problemlos. Die Widerstände werden zeitweise heiß (nicht allzulange, aber immerhin), und daher sollte die Luft zirkulieren können. Trotzdem muß der Einbau zumindest Spritz- und Regenwassergeschützt erfolgen. Sicherlich ist auch jede andere Art von Gehäuse geeignet, das am Einbauort diese Voraussetzungen erfüllt. So wie es aber bei mir aussieht, würden viele Leute zu Recht die Händer über den Kopf zusammenschlagen - aber ich schäme mich für gar nichts, niemals
b) es gibt den gleichen Nachteil wie bei den einfachen Balancerboards oder auch den teureren Lösungen: die Boards setzen mit einer Bypassfunktion ein bis maximal 1.5A und können daher nicht den kompletten Ladestrom eines "ernsthaften" Ladegerätes kompensieren. Wenn die Zellen sehr weit auseinandergedriftet sind, reichen die Balancerboards nicht aus, um Überspannungen zu vermeiden. Die holen zwar die Zellen wieder in vertretbare Spannungsbereiche zurück, können aber kurzfristig keinen Akkupack heilen, bei dem eine Zelle 10% "Vorlauf" hat. Ein auseinandergedrifteter Akkupack wird aber mit jedem Ladevorgang besser zusammengeführt. Ist der Akkupack bereits deutlich gedriftet, kann man aber mit Hilfe dieser Boards und einem "kleinem" Ladegerät mit weniger als 1.5A Stromabgabe die Zellen wieder angleichen.
c) Da niemand weiß, wie sich Zellalterung auswirkt, ist es ungewiss, wie lange die Lösung greift. Altern die Zellen gleichmäßig, ist das kein Problem. Reißt eine vorzeitig aus, dann hilft die Balancerlösung nicht mehr (aber auch die meisten anderen denkbaren Lösungen würden sich hier die Zähne ausbeißen)
d) Die Lösung kommuniziert nicht mit dem Ladegerät. Schöner wäre eine Lösung, die in dem Moment, wo eine Zelle die 3.7xV überschreitet, das Ladegerät abschaltet, die Zelle etwas entlädt und dann das Ladegerät wieder anwirft. Ein findiger Bastler würde daher die Boards mit LEDs nehmen, die LEDs durch Optokoppler ersetzen und damit das Ladegerät ansteuern.
e) Es müssen reichlich Kabel verlötet und sauber verlegt werden, dabei dürfen keine Anschlüsse vertauscht werden (siehe rote Schrift auf der Seite). Die ersten Tage habe ich reichlich Kontrollen durchgeführt, ob alles so arbeitet wie es soll, ob mir nicht meine Aufputzdose schmilzt, die Spannungen der Zellen stimmen - sowohl nach den verschiedenen Ladephasen als auch nach einer Nacht Stillstand usw.. Terminplanung: bis Donnerstag abend sind die Platinen in der Box versenkt, Anschlußleitungen vom BMS auf die Unaussprechlichen geführt (die hinterher wieder demontiert werden, weil dann die Kabel eins nach dem anderen an den Unaussprechlichen im Roller angeschlossen werden), Freitag nach der Arbeit einbauen, Ladevorgang mit dem Voltmeter überwachen, Samstag morgen alles nachmessen, fahren, laden, dabei messen, ..., und Sonntag nochmals das gleiche Spiel und zumindest an einem Tag am folgenden Wochenende. Wenn es geht, sollten die Boards so eingebaut werden, dass man mittels Daumen die Temperatur der Widerstände erfühlen kann. Achso, innerhalb der Dose Markierungen anbringen, welches Board / welche Einheit für welche Zelle zuständig ist. Dann kann man mit dem verbrannten Daumen gleich zum Voltmer greifen und die richtige Zelle für die Messung erwischen.
f) ist eine Einheit auf dem Board defekt, muß entweder das ganze Board getauscht werden oder die Einheit für die Zelle durch ein Einzelboard ersetzt werden
g) ... Die Lösung tut es für meine Zwecke in meiner Umgebung. Ich weiß, dass so eine Lösung zum Totalverlust von Roller, Batterien, Carport usw. führen kann und bin bereit, das Risiko zu tragen.

Vorteil:
a) Ohne Balancer ist klar, was passiert - einzelne Zellen übersteigen regelmäßig auf längere Zeit die 4.2V. Die Boards können daher eine tragfähige Lösung sein, wenn man um die möglichen Probleme drumherum Bescheid weiß und die möglichen Risiken tragen kann.
b) Ich habe meinen Roller tagelang unbeaufsichtigt am Bleiladegerät. Ohne Balancer würde ich das nicht tun, denn Bleilader neigen zur Erhaltungsladung / Equalisationladung. Das macht das Thundersky-Ladegerät entgegen aller Spezifikationen zwar auch, weil es nur ein umgelabelter Bleilader ist, aber das bekommt den Zellen nicht, wenn nach dem Vollladen später regelmäßig nochmals das Ladegerät nachpumpt. Damit wird die Zellspannung immer weiter hochgetrieben. Mit den Balancern stört mich das nicht, ganz im Gegenteil, dient das doch eher dem weiteren Balancieren. Das entspricht allerdings auch nicht den Ladespezifikationen, ob es negative Folgen hat, werde ich in ein paar Jahren wissen.
c) Der Preis. Die Freude am Selbstbau. Der Lerneffekt. Die virtuellen Diskussionen mit Leuten, die bei 200AH-Zellen anfangen, die Ladungen mit 500mA zwischen den Zellen zu transportieren, weil alles andere wie z.B. das Energieverbrennen über Widerstände Humbug sei (Anmerkung: der hat aber schon Zellen geschrottet, ich nicht).
d) Und ich kenne dann endlich noch jemanden, der diese Boards einsetzt, falls ich mal Erfahrungsaustausch benötige

[Haro]

STW, danke für die sehr ausführliche Erklärung und Beschreibung.

Beim Laden – wie gesagt bisher ohne Balancer - hat bei mir niemals irgendeine Zelle 3,9 V überschritten. Und ich messe jedes Mal vor dem Laden und am Ende des Ladevorgangs, gleich nachdem sich das Ladegerät abgeschaltet hat, die Leerlaufspannung jeder Zelle einzeln.

Trotzdem beginne ich jetzt Ärger zu kriegen: Als ich den Roller mit 300 Km am Tacho gekauft habe, ist, wenn man bei frisch geladenen Akkus Vollgas gegeben hat, die „Tankanzeige“ (Voltmeter) fast nicht gesunken.

Jetzt, mit fast 1.000 Km am Zähler, fahre ich mit vollgeladenen Akkus los, gebe Vollgas – und schon sinkt die Tankanzeige auf „Halb“. Wenn ich das Gas dann wieder zurückdrehe, steigt sie sofort wieder ganz nach oben.

Wenn ich nach 20 Km Fahrt einmal Vollgas gebe, sinkt die Nadel sofort ganz nach unten ... und wenn ich noch ein paar Sekunden länger Vollgas gebe, schaltet der Controller ab.

Nun habe ich gemessen, was sich in diesem Moment – wenn die Nadel ganz unten ist – spannungsmäßig in den Zellen tut. Meßmethode: Digital-Voltmeter an Anschluß der Zelle 1 an der Unaussprechlichen angesteckt – Vollgas gegeben – gewartet, bis Tankanzeige ganz unten – dann Spannung vom Digitalvoltmeter abgelesen. Dann den Roller angehalten, Digitalvoltmeter am Anschluß der Zelle 2 an der Unaussprechlichen angesteckt – Vollgas ... etc.

Ergebnis: In dem Moment, wenn die Tankanzeige ganz unten ist, haben die Zellen durchschnittlich 2,4 Volt (!!!), einige etwas mehr, bis 2,7 V. Aber: zwei von den Zellen haben gar nur 2,0 V !!!

Die Gesamtspannung des Akkupacks beträgt in diesem Moment 48 V (dann schaltet der Controller sehr bald ab).

Gibt es hier noch jemanden, der seine LiFePos unter Last gemessen hat? Sind solche Werte normal?

Bitte nennt mich nicht „Akkuquäler“. Denn so ist es, wie gesagt, schon nach 20 Km Fahrt. Etwas mehr Reichweite darf man doch verlangen, oder?

[gervais]

Aber: zwei von den Zellen haben gar nur 2,0 V !!!

Ja und die Ursache Deines Problems. Die sind platt. 2,0 V bei derzeitigen Temperaturen unter Last lassen keine Interpretation zu. TS gibt für die LFP Typen als min. discharge Voltage (vgl. IM manual ) 2,5V an. Da Du ja Einzelladung vorgenommen hast, kann man das ja als Fehlerquelle ausschliessen, ebenso wie Kontaktprobleme ....ergo Tauschen.
Lastfreie Leerlaufspannungen hingegen lassen halt wenig Rückschlüsse auf die Zellqualität zu. Und das Problem teilen diese Zellen mit jedem mir bekannten Li Typ.
Vorsorglich: Ja, ich kenne diesen Zelltyp. Nicht nur vom Sehen.

[STW]

Da würde ich auch auf geschädigte Zellen tippen. Bei diesen Temperaturen sollte die Nadel im Instrumentenboard auf den ersten 20km nicht sonderlich zucken.
Wenn ich das Datenblatt richtig in Erinnerung habe, sind pro 1C Last (also 40A bei Deinen Zellen) rund 0.2V Spannungsabfall normal bei ca. 20 oder 25°. Wenn ich ganz negativ rechne, d.h. Leerlaufspannung von weniger 3.35V und 2C Last, dann müßte jede Zelle 2.9V aufwärts haben.
Nach 20 Kilometern sieht das schon etwas anders aus, aber die Spannung sollte da auch noch flächendeckend unter Last deutlich oberhalb von 2.5V liegen, da habe ich min. 2.8V bei über 1C.
Unter 12° sieht das schlechter aus, da sind die Spannungseinbrüche deutlicher.

Falls Du Einzelzellenlademöglichkeit hast, solltest Du die beiden Ausreißer mal "nachbehandeln." Mit viel Glück hast Du "nur" eine kräftige Drift, aber die sollte nach erst 1000km nicht so extrem sein.

Die 3.9V als Ladespannung halte ich auf Dauer für zu hoch, das ist zwar laut Datenblatt noch tolerabel, aber die meisten anderen Hersteller geben sich bei der Chemie mit 3.65V zufrieden. Die 3.9 treten bei mir vielleicht mal kurz als Maximum auf, werden aber von den Balancern gleich wieder heruntergefahren.

[Haro]

Danke, STW ... hast du Erfahrungswerte, also selbst bei Vollgas deine einzelnen Zellen gemessen? Deine Konfiguration mit ca. 3 KW Motor und den gleichen Zellen ist ja nicht viel anders als meine, Meßergebnisse also vermutlich übertragbar.

Daß die Zellen, die auf 2,0 V bei Vollgas sinken, geschädigt sind und nie wieder volle Kapazität erreichen werden, nehme ich auch an. Aber es geht mir um die anderen Zellen:

Falls nämlich das Absinken auf 2,4 V nach 20 Km nicht normal sein sollte, heißt das, daß diese Zellen auch bald hin sein werden. Und dann wirds teuer.