Batterij management systeem (BMS)

Welkom op CO, Pico!

Maken als in: zelf ontwerpen? Of alleen nabouwen van een bestaand ontwerp? (en dan evt. een beetje met firmware pielen)

Op 12 april 2017 16:33:23 schreef PicO_Student:
Heel veel gegoogled, maar weinig resultaat.

Niet echt... zoek eens op "battery management system" voluit, "bms battery" of dergelijke (zonder aanhalingstekens). Dan krijg je een hele bak resultaten met wat-is-het, producten, schema's, etc, etc. Ook al eens de Wikipedia pagina gelezen?

Tot zo ver kunnen vinden dat een BMS o.a. bestaat uit;

KAN bestaan uit... Kort gezegd een BMS 'bewaakt' een (set) accu('s). Wat er onder 'bewaken' valt, kun je zelf bepalen maar zal zeer afhangen van de toepassing.

BMS zijn er in nogal wat uitvoeringen, groottes & met verschillende features. Van een $0,40 printje die je om een 18650 Li-ion plakt, tot een bak elektronica om het accupakket in een stadsbus in de gaten te houden. Moge duidelijk zijn dat daar nogal verschil tussen zal zitten qua eisen / functies / grootte / kosten / test-criteria enzovoorts.

Onderspanningsbeveiliging zorgt ervoor dat belasting afgeschakeld wordt zodra (1 van) de accu('s) onder een bepaalde spanning komt. Dit voorkomt te diepe ontlading.
Overspanningsbeveiliging doet hetzelfde maar dan voor te hoge spanning. Dit voorkomt vuurwerk door overladen.
Stroombegrenzing zorgt ervoor dat accu('s) niet meer stroom leveren dan ze (veilig) aan kunnen, en/of dat ze niet met een hogere stroom opgeladen worden dan gezond voor ze is.

Die zaken zijn eigenlijk wel standaard, temperatuur bewaking is ook redelijk gangbaar voor een BMS. En kortsluitbeveiliging IS stroombegrenzing.

Dingen als capaciteit / aantal cycli etc bijhouden is leuk maar dat valt meestal onder de noemer "optioneel".

Ik heb een een 4-tal batterijen staan van 12V, 36Ah en 10,8A.

Die 11A slaat dan op een opgegeven maximale laad- of ontlaadstroom? 12V = loodaccu's? (gokje ). Nog een idee wat betreft de toepassing? Bijv. waar de energie voor opladen vandaan moet komen, wat voor apparatuur ermee van energie wordt voorzien, gewenste uitgangsspanning, ...

Beste RetroTechnie,

Ten eerste bedankt voor je reactie!

Het principe is zelf bouwen, maar zal aan de hand van bestaande ontwerpen zijn. Maar met een eigen draai en aan de hand van de eisen.

Het is de bedoeling dat de remenergie opgeslagen wordt. Dus wanneer de motor zal remmen, de energie gaat normaal gesproken verloren in remweerstanden (in mijn geval). Deze energie wil ik opslaan en hergebruiken tijdens het opstarten.

De 11A is de laadstroom. De ontlaadstroom mag max 5sec 540A zijn. Hierdoor neem ik voor de laad/ ontlaadstroom 11A nominaal.

Zelf op internet al zitten zoeken naar BMS, ook op IEEE, maar echt ontwerpen en/of schema´s zijn lastig te vinden. Ik heb ook contact gezocht met een japansfabrikant, maar deze geven geen informatie vrij.

Indien iemand suggesties hoor ik het graag.

grt pico

Vaak wordt er bij een gekochte BMS/BMV een shunt geleverd met een weerstand waarde van 0.001 Ohm, de shunt moet wel het geleverde vermogen aan kunnen. Ze zijn er dan ook voor stromen tot 1000A en hoger.

In een BMS/BMV wordt vaak een microcontroller gebruikt, met de software kun je eigenlijk alle kanten op.

Dus dit, is allemaal geen probleem.

- Onder- en bovenspanningsbeveiliging
- Stroombegrenzer
- kortsluitbeveiliging
- Temperatuurbewaking
- Hoeveelheid energie indicatie
- Weergave van aantal doorlopen cycles

Als je dit wil simuleren zal je toch iets van een interface moeten hebben, of heb je daar zelf een ander idee over? Of wordt er niet aan je accu paket gemeten?

De temperatuur wordt vaak op één van de accu polen gemeten met bijv. een NTC of ander temperatuur component. De rest is allemaal te berekenen via de software.

Goedemorgen Lambiek,

Waar dient de shunt voor? En waarom een zeer kleine Ohm-waarde?

Het gebruik van een microcontroller zal een uitdaging worden. Ik zal inderdaad iets van een interface moeten hebben. Zat aan een CAN-bus te denken, omdat overige producten ook hiermee werken. Zelf weet ik nog niet hoe ik dit zal kunnen implementeren. In ieder geval goed om te horen dat het allemaal te programmeren valt. Ik zit enkel met de hardware ervan.

Tot zover bedankt!!

grt pico

Op 20 april 2017 10:04:38 schreef PicO_Student:
Waar dient de shunt voor?

Over de shunt wordt de spanningsval gemeten, met die waarde kun je van alles berekenen. Meestal zit de shunt tussen de minpool van de accu en de belasting.

En waarom een zeer kleine Ohm-waarde?

Hoe kleiner de shunt weerstand is, hoe kleiner ook de spanningsval over de shunt. Als je bijv. 1000A wegtrekt wil je dat niet over een shunt doen van bijv. 100 Ohm, maar wel over 0.001 Ohm. Maar als je bijv. niet meer dan 10A continue of max trekt, kan je ook een shunt nemen van bijv. 0.01 Ohm. Dan valt er bij 10A dus 0.1V over. Het is maar net hoeveel stroom er max kan lopen.

Let er wel op dat bij bijv. sluiting de stroom enorm oploopt, Daar moet je dus wel rekening mee houden dat je de ingang van bijv. je controller daarvoor beveiligt. De spanningsval kan dan oplopen boven de max ingangsspanning van je controller, en dan is het einde oefening.

Je kan ook nog op een andere manier meten natuurlijk, met bijv. een stroomspoel of via een Hall sensor. Want als je een shunt gebruikt van 0.001 Ohm bij 1000A mis je toch 1V in je systeem, en dat heb je met een stroomspoel of Hall sensor niet. Het is maar net wat jij wil.

Op 20 april 2017 10:17:52 schreef Lambiek:
Als je bijv. 1000A wegtrekt wil je dat niet over een shunt doen van bijv. 100 Ohm, maar wel over 0.001 Ohm.

Nou, om eerlijk te zijn wil ik ook niet structureel 1000A door een 0.001 ohm weerstand hebben lopen. Als dit is om de "overstroom situatie" te detecteren en je binnen microseconden gaat "uitschakelen" dan kan het met een beetje puzzelen wel.

Je kan ook nog op een andere manier meten natuurlijk, 
met bijv. een stroomspoel of via een Hall sensor. Want als je een shunt gebruikt van 0.001 Ohm bij 1000A mis je toch 1V in je systeem, 
en dat heb je met een stroomspoel of Hall sensor niet. Het is maar net wat jij wil. :)

Ik zie inderdaad dat een shunt een veel voorkomend sensor is bij BMS.

Dus als ik het goed heb, zal hardwarematig bij een BMS dus voornamelijk Sensoren zijn en een laad/- ontlaadschema en de beveiliging zal hoofdzakelijk via de microcontroller geregeld worden?

Op 20 april 2017 13:14:35 schreef rew:
Nou, om eerlijk te zijn wil ik ook niet structureel 1000A door een 0.001 ohm weerstand hebben lopen.

Ik haal nu ook een extreem voorbeeld aan, maar toch wordt het gedaan. En er wordt zelfs nog hoger gemeten op deze manier. Wel met een aangepaste shunt waarde natuurlijk. In de scheepvaart kom je dit vaak tegen.

Op 20 april 2017 13:25:47 schreef PicO_Student:
Ik zie inderdaad dat een shunt een veel voorkomend sensor is bij BMS.

Ja, dat klopt helemaal.

Dus als ik het goed heb, zal hardware matig bij een BMS dus voornamelijk Sensoren zijn en een laad/- ontlaadschema en de beveiliging zal hoofdzakelijk via de microcontroller geregeld worden?

Meestal wordt een BMS gebruikt voor het meten van de gebruikte totale energie, de gebruikte energie op het moment van afname, hoeveel spanning er nog in je accu bank zit en daar haal je dan je ontlaad en laad beveiliging uit.

Maar een kortsluit beveiliging heb ik er nog nooit in zien zitten, zoiets doe je via een zekering. Ook temperatuur beveiliging zit er zelden op, dat zit dan vaak weer in je lader. Maar het kan wel natuurlijk.

En dit alles zit dan inderdaad in een microcontroller met een display en wat knoppen om door je menu te scrollen.