Daly BMS 200 A neue Bauform ungenaue Stromerkennung

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Ich muss an dieser Stelle noch einmal etwas zu den Problemen mit der Stromauflösung von Shunts in BMS schreiben.

Ein 200A-BMS muss Ströme bis hinauf in dem Bereich von mindestens 2.000A aushalten und möglichst auch auflösen können. Das setzt voraus, dass ein entsprechend niederimpedanter Shunt verwendet wird, damit er dann weder gleich abraucht, noch in der Messspannung durch die Decke geht. Also verwendet man hier extrem niederohmige Shunts im niedrigen Milliohm-Bereich.

Jetzt nehmen wir einen Messstrom von vielleicht 0,1A und überlegen mal, wie hoch dann die am Shunt abzunehmende Spannung ist: Da kommt man dann auf Werte im µV-Bereich! Der nächste Mittelwellensender erzeugt vermutlich schon deutlich höhere Einstrahlungen im BMS, von in der Nähe befindlichen Mobiltelefonen mal ganz zu schweigen. Es gibt bei extrem niederimpedanten Shunts also zwangsläufig technische Probleme mit der Auflösung so niedriger Ströme. Man kann sich das in etwas vorstellen, als würde man mit einem Weitwinkelobjektiv ein möglichst großformatiges Bild aufnehmen wollen und kommt dann auf die Idee, damit auf 10m Entfernung eine Zeitung lesen zu wollen. Das wird kaum brauchbar funktionieren. Selbst wenn man die Bildauflösung immer höher treibt, wird das Bildrauschen dabei massiv zunehmen und das Bild deswegen trotzdem nicht besser werden.

Dasselbe passiert, wenn man einem niederimpedanten Shunt einen Analog/Digital-Wandler mit extrem hoher Auflösung (32bit und darüber) nachschaltet, der die Messspannung des Shunts auswerten soll: Das Rauschen wird stärker als das eigentlich zu messende Signal, wodurch die Anzeige dann lustig hin und herspringt. Auch eine sichere und langzeitstabile Nullung wird dann sehr erschwert bis unmöglich. Einfach mal versuchsweise ein Multimeter auf niedrigsten Spannungsmessbereich schalten und dann die Messspitzen anfassen, dann versteht man sofort, wo das Problem liegt. Sowas braucht aber kein Mensch. Deshalb sind BMS in ihrer Hard- und Software so ausgelegt, dass es eine bestimmte untere Stromgrenze gibt, unterhalb derer das BMS nur noch einen Strom von 0,0A anzeigt und die liegt bei den Daly-BMS meist zwischen 1 und 2A.

Der Nachteil dieser Lösung ist dann natürlich, dass bei Strömen unterhalb der Stromauflösung der Ladezustand (SOC) nicht mehr korrekt saldiert werden kann und IST und SOLL-Werte des SOC dann auseinander laufen. Dieses Problem wird auch durch eine geänderte BMS-Firmware mit höherer Auflösung nicht in jedem Fall verbessert, weil dann u.U. bei Strömen von Null durch Einstrahlungen und Rauschen dennoch fluktuierende "Phantom-Ströme" gemessen werden, die ihrerseits wieder zu mehr oder weniger Ungenauigkeiten bei der Ermittlung des SOC führen. Diesmal aber nicht nur bei niedrigen Strömen, sondern auch bei höheren und eben sogar auch bei einem Strom Null Ampere. Hier die Auflösung einfach softwareseitig zu erhöhen kann also zu größeren Problemen führen als zuvor. Weshalb ich davon abrate.

Ich empfehle in solchen Fällen einen empfindlichen Batterie-Computer nachzuschalten, wenn man den SOC auch bei niedrigen Strömen sicher ermitteln möchte. Batterie-Computer müssen keine Ströme im Bereich mehrerer Tausend Ampere messen können, weshalb ihr Mess-Shunt deutlich höherimpedant ausgelegt werden kann. Dann fällt auch bei niedrigen Strömen eine höhere Messspannung am Shunt ab und man kommt mit dem A/D-Wandler der Messelektronik nicht in den Bereich des Rauschens oder von äußeren Störspannungen.

Grüße, Tom