Schlechtes Zellbalancing, Fehleranzeige beim Daly Touchscreen, LiFePO4-Lade- und Entladeschlusssspannungen

Hallo Herr Meier,

das sind aber viele Fragen. Nicht alle kann ich Ihnen beantworten. Ich versuche es trotzdem mal, begebe mich aber direkt in Ihren Text, sonst wird es unübersichtlich.

Zitat

Hallo Herr Rücker,

vielen Dank für Ihren Forum-Eintrag bzgl. aktivem BMS. Sie haben das sehr klar dargestellt!

Bin durch Zufall darauf gestoßen.

Das aktive BMS habe ich installiert und stehe jetzt vor folgendem Ergebnis:

Habe die Batterien langsam mit ca. 5A entladen.

Bei einer über das Display angezeigten Kapazität von 54% schaltet das BMS ab (DchgMos).

Habe folgende Zellspannungen:

1: 3,234V, 2: 3,249V, 3: 2,707V, 4: 3,238V

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Hier liegt eine grobes Fehlbalancing vor, dass beseitigt werden muss, bzw. dessen Ursache gefunden werden muss. Unter normalen Umständen kommt ein solches Fehlbalancing nicht vor. Mir ist es rätselhaft, wie es dazu kommt, dass drei Zellen halb voll sind und eine leer.

Zitat

Es fließen im abgeschalteten Zustand folgende Ströme über das aktive BMS:

1: 120mA, 2: 313mA, 3: 220mA, 4: 71mA

An dieser Stelle muss ich einmal rückfragen: Was meinen Sie mit „aktives BMS“? Den Power-Equalizer? Das wäre ein aktiver Balancer, aber kein Battery Management System (BMS). Oder meinen Sie das Daly-BMS, welches gerade „aktiv“ geschaltet ist, also Lade- und Entladestrom freigegeben hat?

Die gemessenen Ströme kann ich nicht kommentieren, da ich ihren Sinn nicht verstehe.

Zitat

Auch bei Belastung mit 5A lagen die Ströme in dieser Größenordnung.

Frage 1:

Ist die Kapazitäts-Anzeige falsch?

Bei derart voneinander abweichenden Zellenspannungen kann eine Ladezustandsanzeige nur Unsinn anzeigen. Der Ladezustand beträgt nach meiner Schätzung bei einer Zellenspannung von 2,7V Null.

Zitat

Ich kann zwar die Kapazität (SoC) über das Display editieren, wenn ich aber zurück zum Hauptscreen gehe, wird wieder der alte Wert 54% angezeigt.

Ja. Das funktioniert mal und dann mal, wieder nicht. Wo von das abhängt, hat sich mir bisher auch noch nicht erschlossen.

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Frage 2:

Gibt es eine Anleitung zum Kalibrieren?

Könnte ich die Kalibrierung auch nur über das Display durchführen?

Was möchten Sie denn kalibrieren? Man kann die Spannungs- und die Strommessung über die Sinowealth-Software kalibrieren. Damit kann man ein funktionierenden BMS aber auch endgültig zerkonfigurieren. Weshalb ich nur in begründeten Ausnahmefällen dazu rate, wenn die angezeigten Spannungen und Ströme definitiv falsch sind.

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Ich weiß derzeit nicht, wieviel Ah ich nun aus dem Akku gezogen habe - wieviel Ah von Zustand "voll geladen" zum Zustand "54%" bzw. Zellspannung 3: = 2,7V gezogen wurde. Eigentlich wollte ich da nicht so tief einsteigen, da ich hoffte, dass das Ganze jetzt mit dem aktiven Balancer besser funktionieren würde.

Das sollte es. Irgendetwas scheint da nicht richtig zu funktionieren. Wenn man den Power-Equalizer richtig anschließt und ihn seine Arbeit machen lässt, dann sollten nach spätestens 48h alle Zellen dieselbe Spannungslage aufweisen. Wie es ist, wenn man drei große volle Zellen mit einer leeren verheiratet, habe ich allerdings noch nie ausprobiert. Das würde wohl länger dauern. Auf jeden Fall sollten sich die Zellenspannungen bei Betrieb des Power-Equalizers einander annähern. Nicht umgekehrt…

Zitat

Wie bekomme ich das auf die Reihe, dass die Kapazitätsanzeige aussagekräftiger wird?

Öfter Lade-/Entladezyklen?

Zuerst müssen mal die Zellen ausgeglichen sein. Vorher brauchen Sie Sich über die Ladezustandsanzeige keinen Kopp zu machen, da die bei so stark unterschiedlichen Zellen unmöglich etwas nahrhaftes anzeigen kann. Wenn die Zellen dann ausgeglichen sind, muss das BMS die Größe der angeschlossenen Batterie kennen und die Batteriespannung muss auf 14,6V ansteigen, damit das BMS auf „VOLL“ erkennt. Ab diesem Punkt sollte es dann normal laufen und die Ladezustandsanzeige arbeitet sehr genau.

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Habe Ihren Forumseintrag: "Ladezustandsanzeige bei DALY Smart-BMS" glesen. Das macht wenig Mut.

Der ist schon etwas älter und inzwischen bin ich mit diesem BMS erfahrener geworden und die BMS-Software offenbar auch besser. Jedenfalls klappt die Anzeige seit dem sehr befriedigend. Die Zellenspannungen müssen natürlich gleich groß sein.

Zitat

Frage 3: Fehlerquittierung

Wenn der Fehler DchgMos auftritt: gibt es über das Display noch eine andere Möglichkeit, den Fehler zu quittieren als das Balancer-Kabel am BMS zu ziehen und wieder einzustecken?

DCHGMOS beschreibt m.W. den Zustand des BMS-internen Entladungs-Schalters. In der Smartfon-App heißt die zugehörige Anzeige „Entladen MOS“. Es gibt auch noch den Schalter für den Ladezweig, die Anzeige heißt in der App „Laden MOS“. Mit den Namen beim Betrieb des Touchscreens bin ich leider nicht so bewandert, weil ich das selbst nicht in Benutzung habe. Als Fehlermeldung kenne ich diesen Ausdruck aber nicht.

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Frage 4: UART-Anschluss

Darf man, wenn das BMS aktiv ist, den Stecker am UART-Port (unter Spannung) abziehen um z.B. zwischen

Daly Bluetooth-Transceiver und Display umzustecken?

Vorsichtigerweise schalte ich vorher das BMS ab, weiß aber nicht, ob nicht trotzdem irgendwelche Spannungen auf

dem Stecker anliegen.

Haben Sie da Erfahrungen?

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Ja, das ist kein Problem. Kann man jederzeit lustig an- oder abstecken.

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Frage 5: Bluetooth

Normalwerweise habe ich das Display angeschlossen. Nun wollte ich auch die

Bluetooth-Funktion mit dem Daly Bluetooth-Transceiver für Smart-BMS testen.

Momentan kämpfe ich noch mit dem Koppeln. Das DSxxx taucht auf, aber läßt sich nicht koppeln.

Ich habe Ihre Ausführungen in der Anleitung auf S5 gelesen und verstehe, dass Sie keinen

Support für alle Smartphones machen können. Auch habe ich das entsprechende Topic im Forum gelesen.

Was ich in der Anleitung aber nicht verstanden habe, ist der gelb hervorgehobene Text:

Nicht versuchen, das BMS mit dem Smartfon-Bluetooth-Modul zu koppeln.

Das funktioniert nicht! Die App kommuniziert direkt mit dem BT-Modul des BMS.

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Das bedeutet, dass man das BMS-Bluetooth-Device nicht mit der Bluetooth-Funktion des Smartfons „koppeln“ kann. Eine Koppelung wie z.B. mit der Freisprecheinrichtung im Auto funktioniert hier nicht, ist aber auch gar nicht vorgesehen. Denn die Daly Smart-BMS-App verbindet sich ohne Koppelung des Smartfon-Betriebssystems mit dem Bluetooth-Tranceiver des BMS. Jeder Versuch, den Bluetooth-Tranceiver des BMS über die Systemsteuerung des Smartfons zu „koppeln, muss zwangsläufig scheitern. Ich hab das anfangs auch nicht begriffen, weil ich immer dachte, dass zur Kommunikation zwischen Bluetooth-Funktion des Smartfons und externen Bluetooth-Systemen immer eine „Koppelung“ über das Smartfon-Betriebssystem erforderlich ist. Das stimmt aber nicht! Mal brauchen externe Bluetooth-Module eine vorherige „Koppelung“ und mal nicht. Das hängt immer von der jeweiligen Anwendung und Software ab.

Zitat

Was ist das "Smartfon-Bluetooth-Modul"? Ist das etwas anderes, als der "Daly Bluetooth-Transceiver für Smart-BMS"?

Damit meine ich das Bluetooth-Subsystem des jeweiligen Smartfones, also die Bluetooth-Elektronik, die dort eingebaut ist samt der zugehörigen Betriebssystem-Software.

Zitat

Ich gehe davon aus, dass das BT-Modul des BMS der "Daly Bluetooth-Transceiver für Smart-BMS" ist - ?

Genau.

Zitat

Frage 6: Zugriff DALI-BMS über www

Wissen Sie vielleicht, ob hierzu schon fertige Lösungen existieren?

Das weiß ich leider nicht.

Zitat

Ist das Kommunikationsprotokoll zum BMS offengelegt, so dass man evtl. etwas mit dem Raspberry Pi machen könnte?

Auch hier muss ich passen.

Zitat

Frage 7:

Gibt es zur Sinowealth-Software auch eine Linux-Version?

Auch hier kann ich Ihnen leider nicht weiterhelfen.

Zitat

Frage 8: BMS-Einstellung " Cell low"

Bei mir ist Cell low auf 2,2V eingestellt. Müßten das nicht 2,5V sein?

Abgeschaltet hat das BMS aber bei 2,707V - wahrscheinlich hat es bei 2,2V abgeschaltet und die Spannung ist anschließend wieder auf 2,7V gestiegen, da die Last weggefallen ist? Kann das sein?

2,2V ist bei Daly die Grundeinstellung der Entladeschlussspannung der LiFePO4-Einzelzelle. Wenn das BMS die Batterie abschaltet, weil eine Zelle die Entladeschlussspannung unterschritten hat, dann pumpt der Power-Equalizer natürlich weiterhin Strom von den volleren Zellen in die entleerte. Dadurch steigt natürlich deren Spannung und das BMS schaltet bei Überschreitung der Abschalthysterese den Entladezweig wieder frei.

Zitat

Frage 9:

Haben Sie ein ausführlicheres Datenblatt der VariCore Zellen?

„VariCore“ ist ein Handelsname für LiFePO4-Zellen verschiedener Ausführungen und Herkunft. Ein gemeinsames Datenblatt gibt es dafür naturgemäß nicht. Sie können Sich aber problemlos nach den üblichen Lade- und Entladeschlussschwellen für LiFePO4-Akkus richten, wie sie z.B. bei Wikipedia beschrieben sind. Über 3,45V zu laden bringt kaum noch Kapazität in die Zellen hinein und unter 3V zu entladen bringt kaum noch Kapazität heraus. Im Prinzip könnte man also die Zyklisierung einer Zelle ausschließlich innerhalb dieser Spanne von 300mV ablaufen lassen. Das würde sicher auch einiges an Lebensdauergewinn bringen. Nur ist dieser Spannungsbereich leider so schmal, dass das BMS damit nur schwer umgehen kann, insbesondere wenn hohe Ströme fließen, die Temperatur schwankt und verschiedene Zellen adaptiert werden sollen. Auch der Messgenauigkeit sind gewisse Grenzen gesetzt, wenn es nicht zu teuer werden soll. Daher sind die Spannungsbereiche im BMS in der Praxis deutlich weiter gefasst. Auch die Ladezustandsanzeige funktioniert dadurch genauer.

Zitat

Aus dem www habe ich dieses hier gefunden. Gilt das?

https://www.rj-lithium.com/sal…ttery-prismatic-cell.html

Selbst das Datenblatt unter dem Link geht mal von 2,5V Entladeschlussspannung aus und mal von 2,0V. Es kommt letztlich nicht sonderlich darauf an. Unter 2V würde ich nicht entladen, da darunter keine Kapazität mehr gewonnen werden kann, die Zersetzungsvorgänge zunehmen und es sogar zum Aufblähen der Zellen kommen kann. Vergleichbares gilt für die Ladeschlussspannung von 3,65V. Ich hab auch Zellen schon mal (versehentlich) bis 4,5V geladen, da ist auch nichts bei passiert. Aber zu empfehlen ist das natürlich nicht.

Zitat

Sorry, dass ich Ihnen so viele Umstände bereite!!!

Vielen Dank im Voraus!

Freundliche Grüße

Thomas M.

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Achwas, Sie bereiten mir nicht mehr Arbeit als die meisten anderen Kunden auch. Der Supportaufwand für die Daly-BMS sprengt nun mal alle bisher bekannten Grenzen. Nicht umsonst gibt es bei mir inzwischen ein eigenes Forum allein dafür.

Noch einmal:

Es muss unbedingt die Ursache der stark abweichenden Zellenspannungen gefunden werden! Ich vermute, dass der Power-Equalizer fritte ist. Im Zweifelsfall zurückschicken, dann prüfe ich ihn auf korrekte Funktion. Das BMS dürfte hier eher nicht schuld sein, wenn man nicht gerade Strippen des Balancer-Kabels vertauscht hat.

Grüße, Tom

Zitat von Tom

die Batteriespannung muss auf 14,6V ansteigen, damit das BMS auf „VOLL“ erkennt. Ab diesem Punkt sollte es dann normal laufen und die Ladezustandsanzeige arbeitet sehr genau.

ist das so zu verstehen, dass das BMS erst bei 14,6V auf 100% korrigiert? Ich habe die verwirrende Situation hier, dass ein Votronic Batterie Computer hier bereits ab 14.4 V 100% anzeigt. Ich habe die Ladeschlussspannung am Ladegerät bewusst niedriger gestellt. Der Batteriecomputer erfasst kleinere Ströme deutlich besser als das Daly, deshalb setze ich lieber auf die Anzeige des Batterie Computers. Irgendwie macht mir das Daly aber jetzt einen Strich durch die Rechnung, indem es beim Entladen zu früh ausschaltet. K ann man diese Lade- bzw. Entladeschlussspannung irgendwo einstellen? Andrereseits wird der Fehler immer grösser, sodass ich wohl nicht umhinkomme von Zeit zu Zeit auf 14.6 V aufzuladen.

Ja genau. Wenn 14,6V erreicht werden, schiebt das BMS die Ladzustandserkennung auf 100% hoch. Das ist quasi die Referenzspannung. Wo genau die Ladezustandserkennung eines Batteriecomputers auf 100% schaltet, kann sich natürlich unterscheiden. Ich sehe eigentlich auch keinen Grund, unbedingt bis auf 14,6V hoch zu gehen, denn 14,4V würden meiner Erfahrung nach auch reichen. Es ist aber auch egal. Die Ladeschlussspannung des Ladegerätes muss natürlich wenigsens bis zu dieser Spannung reichen, damit die Ladezustandskontrolle korrekt kalibriert wird. Ansonsten ist die SOC-Anzeige ja nicht zu gebrauchen.

Man kann die Daly Smart-BMS aber auch anders einstellen. Wenn man z.B. die Werkseinstellung der maximalen Zellenspannung von 3,65V auf 3,6V reduziert, kann man auch die maximal zulässige Gesamtspannung der (vierzelligen) Batterie von 14,6 auf 14,4V vermindern. Dann schaltet die Ladezustandskontrolle des BMS eben schon bei 14,4V auf 100%. Allerdings empfehle ich, einen gewissen Abstand zwischen Ladeschlussspannung des Ladegerätes und Vollerkennungsschwelle des Batteriecomputers einzuhalten, denn auch 14,399V sind noch immer keine 14,4V und sooo genau sind die Spannungsschwellen von BMS und Ladegeräten ja auch wieder nicht kalibriert, dass man sich immer 100% darauf verlassen könnte. Leitungsverluste unter Last sind schließlich auch noch einzuplanen. Also wenigstens 100mV Überdeckung einplanen, besser noch etwas mehr dann sollte es klappen. Ich stelle bei meinem Ladern in der Werkstatt immer 14,8V ein, dann fließt der Ladestrom bis zum Ende der Vollladung mit Maximum. Wenn die Spannungsdifferenz zwischen Ladespannungsquelle und Batterie zu klein wird, sinkt der Ladestrom natürlich ab (Leitungswiderstand, Ohmsches Gesetz I=U/R).

Im Übrigen würde es mich schon sehr wundern, wenn nach einer solchen Absenkung der Spannungsschwellen die Ladezustandskontrolle (SOC) von Daly-BMS und externem Batteriecomputer parallel laufen. Denn die Änderungen des Ladezustandes gehen teilweise mit so geringen Spannungsänderungen der LiFePO4-Zellen einher, dass bei verschiedene Systeme, parallel an der selben Batterie betrieben, durchaus erstaunlich stark voneinander abweichen können. Kanbnst ja mal berichten, wie gut das funktioniert hat.

Grüße, Tom

Verständnisfrage: ich habe im Sinowealth MCU-interface/system die Zuordnungstabelle voltage - soc gefunden. In der Tat wird der Ladezustand des BMS in der app genauso angezeigt. (z.B. 3.35V = 70%) - aber irgendwie scheint mir die Kurve viel zu steil zu sein für die 280 Ah Zellen. Ist die Kapazitätsanzeige nur an diese Tabelle gekoppelt oder wird der Ladezustand auch dynamisch berechnet?

Wie auch immer, ich habe ein interessantes Dokument gefunden, das meine Messungen bestätigt (nämlich flachere Kurve). Tom - was hältst Du davon?

Ich hatte einen ähnlichen Eindruck von den dort angezeigten Ladezuständen und zugehörigen Spannungen, besonders weil mir das alles eine Spur zu einfach erschien. In der Praxis ist es normalerweise nie so symmetrisch, gleichmäßig und einfach. Aber fest steht, dass die Dalys den SOC in der Praxis meist ganz gut zutreffend ermitteln.

Ich vermute mal, die BMS-Software bewertet die Spannung bei der Ermittlung des SOC nur sehr gering - oder gar nicht - und zieht die eigentliche Erkenntnis aus der eingestellten Batteriekapazität und der saldierenden Strommessung. Das würde zumindest erklären, weshalb es möglich ist, die Ladezustandsanzeige durch lang anhaltende Entladung mit einem Strom unterhalb der Auflösung des BMS grob in die Irre zu führen. Die Anzeige behauptet nämlich nach sehr langsamer Entladung und trotz sehr niedriger Batteriespannung von unter(!) 12V, dass die Batterie noch fast voll sei. Zum Ende hin sinkt der SOC dann schlagartig ab, wenn der Entladeschluss erreicht ist, ganz genauso, wie das BMS schlagartig auf 100% geht, wenn der Ladeschluss erreicht wird. Das sieht mir eher nicht so aus, als würde die Spannung zur Ermittlung des Ladezustands zwischen diesen beiden Endpunkten wirklich herangezogen werden. Für den Anwender kann dieses Problem manchmal sogar gefährlich werden, wenn der sich zu sehr auf die korrekte Angabe des Ladezustands verlässt und dann plötzlich von einer komplett leeren Batterie überrascht wird (z.B. im Bootsbereich, wenn die Batterie für Navigations- und Funkanlage plötzlich und überraschend ausfällt.).

Mir ist beim Vergleich verschiedener Daly BMS-Versionen übrigens aufgefallen, dass manche BMS bei "kaltem" Anschluss an eine volle Batterie eine komplett leere Batterie anzeigen, andere eine halb volle, wieder andere eine zweidrittel volle und noch mal andere eine ganz volle. Da scheint es also ziemliche Unterschiede zwischen den Versionen in der Art zu geben, wie die Spannung bei der Ermittlung des SOC ausgewertet wird.

Grüße, Tom

gut möglich, dass die Tabelle nur dann benützt wird, wenn aufgrund zu niedriger Ströme keine saldierende Berechnung möglich ist. Wichtig ist eigentlich nur, aus welchen Kriterien die Überspannungs- und Unterspannungsabschaltungen abgeleitet werden. Wenn dies aufgrund einer falschen saldierenden Berechnung geschieht, ist dies in der Tat problematisch. Ich geh aber davon aus, dass die Grenzwerte der Spannungen und Temperaturen zuverlässig überwacht werden - und auch das Top-Balancing funktioniert offensichtlich ganz gut. Für die Anzeige des Ladezustands werde ich den präziseren Batteriecomputer verwenden, der mir auch eine Vorwarnung gibt, bevor das BMS ausschaltet. Damit wäre auch die ev. gefährliche Situation im Bootsbereich entschärft.