16S LiFePO4 -- Virtual BMS

Guten Abend zusammen,


erstmal nochmal ein herzliches Servus von meiner Seite. - Ich heiß Richard, bin jetzt 32 und hab mal Elektronik gelernt und studiert.
Der alte Verbrenner geht langsam über den Jordan und deswegen haben wir uns gedacht: Wir investieren jetzt in nicht-fossile Technologien.
Viele teure Elektrofahrzeuge da draußen........ deswegen was Kleines mit fast plattem Akku: Der Twizy. Jetzt steht er da.. ohne Akku.

In den letzten Wochen habe ich viel mit Einlesen über das Virtual BMS und mit Testen/Fehlersuche verbracht. Nach anfänglichen Schwierigkeiten habe ich alles zum Laufen gebracht, d.h. das Fahrzeug hat sich bewegt und ich konnte laden.
Ach mit E-Driver hier aus dem Forum war ich mal in Kontakt: Keine "fertigen" BMS mehr verfügbar und Pläne gibt es auch nicht (zum Nachbauen).
Da hilft nur eins: Selber bauen.

Also: Die Basis von Dexter und KlausZ https://github.com/dexterbg/Twizy-Virtual-BMS ... einige Änderungen habe ich schon noch eingebaut. Z.B. wird die originale Relaisplatte verwendet inkl. originalem Stromsensor.
Hier einige technische Details und Entscheidungen/Beweggründe:

- Originale Relaisplatte+Anschlüsse inkl. originaler Stromsensor - warum wegwerfen und neue kaufen...?
- Original Akkubox: Auffräsen / Eigenbau-Gehäuse würde den Rahmen sprengen und wäre mir zu unsicher bzgl. TÜV - geschweigedenn Faktor Fahrsicherheit
- Platine wird komplett selbst geplant und gefertigt. (Streifenraster) -- auf eine China-per-Flugzeug-in-4-Tagen-da-Platine hab ich jetzt weniger Bock (wir fliegen ja auch selber nicht mehr..)
- Balancer wird zugekauft und einfach parallel draufgeklemmt
- 16S LiFePo4 hier ; ins Gehäuse hätten auch 17 gepasst, aber dann wäre die Spannung zu hoch für das Original-Ladegerät, das kann maximal 61V.
Mit 16S kommt man auf 16x3.2V=51.2 (Nominal) und Ladeschluss-U ist dann 16x3.65V = 58.4V.
- Mechanischer Aufbau: Keine richtige Ahnung, aber CNC-Fräse, 3D Drucker und Drehbank incl. Feile, Haarwinkel und Metallsäge und Gewindeschneider sind in Reichweite. Mein Gedanken tendieren eher Richtung dauer-elatisch & isolierend untereinander verkleben und auf die Grundplatte schrauben und spannen (mittels Original-Schienen).

Aktueller Projektstand: Platinen-Planung ist fertig, morgen Fertigung & Inbetriebnahme der Platine und die Akkubestellung machen (Alibaba ist echt eine Schrott-Webseite...).

Jetzt viel Spaß mit dem Anhang In den nächsten Tagen werde ich noch eine Fork von dem dexter-Projekt machen, dann ist immer alles up-to-date.


... Ein schönes Wochenende allerseits --- wenn ihr (konstruktive&ernste) Gedanken und Anregungen habt, immer her damit

Ein Twizy-bms auf lochraster mit lieferbaren Bauteilen… geil.
Jetzt noch umprogrammierbar auf Liion/oder und für solarspeicher zu verwenden oder als bms für Nachbars elektrofrosch und die e-wende kann kommen.
Mein Held!

Wow! Great!

Richie schrieb: - Originale Relaisplatte+Anschlüsse inkl. originaler Stromsensor - warum wegwerfen und neue kaufen...?
- Original Akkubox: Auffräsen

...

- 16S LiFePo4 hier ; ins Gehäuse hätten auch 17 gepasst,

Hallo Richard.

Offensichtlich nutzen die LifePo4 deiner Wahl das gleiche Gehäuse wie meine 256 Ah NMC Zellen.
Wenn du, bis auf das BMS die ganze Original Hardware recyclen willst, dann würde ich dir zu 14S Liion-Zellen raten.
Ich möchte nicht ausschließen, das 16S tatsächlich machbar ist, der Umbauaufwand wird mMn unverhältnismäßig groß.
Ich bin bei meinem Umbau schon an Grenzen gestoßen, bei 2 Zellen mehr wirst du so viel ändern müssen, dass du auch gleich eine neue Akkubox anfertigen könntest.
Abgesehen von den Sicherheitsvorteilen, welche die LiFePo4 wohl haben, frage ich mich was sonst noch für diese Zellen spricht?
Was Preis und Kapazität betrifft sind sie den NMC deutlich unterlegen.
Oder habe übersehe ich etwas bzw. verstehe ich etwas nicht richtig?

Ich drücke dir auf jeden Fall die Daumen und werde deinen Akkubau mit großem Interesse verfolgen.

Hi Snorre,

danke für's Mitdenken und für dein Interesse. - Hilft mir ungemein, meine Entscheidung kritisch zu hinterfragen und sich den wirklichen Gründe gewahr zu werden.

Ja, 256Ah vs. 177Ah ist schon ein Unterschied. Bei ca. 6kWh/100km wären das dann (rein rechnerisch) 220km (=13,2kWh) vs. 150km (=9,1kWh) Reichweite.

Für mich habe ich 3 bzw. 4 Hauptgründe "pro" LFP ausgelotet:

1.) [Aufwand] Mechanischer Umbauaufwand auf 16S=608mm Accupack-Länge hält sich in "Grenzen" (Eine Endplatte und die Haltschienen oben müssen neu angefertig werden und als Erhöhung muss unten rein eine Siebdruckplatte.
2.) [Ethisch/Moralisch] Cobalt ist ein klassischer Konflikt/Kinderarbeits-Rohrstoff. -- Ja, Lithium ist im Bezug auf Wasserverbrauch auch eine Schweinerei, aber der beste Rohrstoff ist der, den ich gar nicht erst brauche, deswegen kein Cobalt. Oder kein Autofahren..? Die 10km zur Arbeit werde ich weiterhin mit der Fahrrad fahren
Wenn schon ein Hacker-Projekt aus Gründen des Ressourchen-Sparens, dann mit der weniger Mitwelt-schädigenden Technologie für den kleinen Trade-Off weniger mehr Reichweite (mit den 150km liegt man ja immer noch weit über der Original-Reichweite).
3.) [Sicherheit] Ich kann (selbst als "erfahrener" Entwicklungs-Ing.) nicht sicherstellen, dass ein thermisches Durchgehen der NMC-Zellen zuverlässig verhindert wird.. D.h. kein Kühl-Konzept vorhanden (Kleber isoliert verdammt gut...), keine systematisch getestete Hard- und Software (Weder Akku-Konstruktion noch Platine), keine belastbar durchgeführte FMEA, keine EMI-Prüfung etc...
4. [Sunk-Cost-Fallacy] Momentan bin ich mit geschätzt 4 Wochen Freizeit im Projekt dabei. Jetzt das Original-14S-BMS zu verwenden und das Erarbeitete "wegzuwerfen" wäre für mich psychologisch eine große Niederlage, obwohl ich schon jetzt viel gelernt habe Siehe hier www.scribbr.com/fallacies/sunk-cost-fallacy/

Hier der geplante Querschnitt, heute Nachmittag mache ich noch Bilder vom Gehäuse.

So, gerade eben Akkus in China bestellt.
16 Stück von diesen hier .

Ist der selbe Shop wo Snorre seine (gleicher Formfaktor) NMC-Zellen bestellt hat. Bezahlung unkompliziert per paypal, ein bisschen ungewohnt ist die Handhabung per Chat. Wichtig ist die DDP-Option, was bedeutet, dass der Verkäufer bis zur Haustüre die Verantwortung für den Transport trägt. "DDP:Sie können erhalten die waren am ziel ort, ihre lieferant tun die import zollabfertigung am zielhafen und auch leisten alle die gebühren einschließlich import duty."
Preislich liegen wir jetzt bei 1.240,73 € EUR = 1.296,65 $ USD (1 EUR = 1,0451 $ USD) ; Inkl. Versand und Überweisungsgebühr.
Lieferzeit liegt laut Verkäuferin bei maximal 45 Tagen.

Wen das Rohstoff-Thema interessiert, und wer sich frägt, warum es eigentlich keine "deutschen" Bezugsquellen für den Akku gibt, kann sich hier und hier schlauhören/-lesen.

Kleines Update:

- Platine ist fertig, noch kleine Fehler in dem Screenshot von der Platine oben, sind aber dokumentiert, werde bei Gelegenheit mal die neue hier hochladen.
- Mechanischer Aufbau ist fertig geplant, jetzt muss nur noch die Endplatte gefertigt werden und die Akkus ankommen. Hierzu ein paar Gedanken:
Verpressen. Nach den einschlägigen Videos auf youtube habe ich mich dazu entschlossen, die Akkus mit ca. 300kg Druck einzubauen. Und zwar mit Hilfe der Originalkonstruktion plus noch ein bisschen Bastelei. - siehe Bilder.
Um den Druck aufrecht zu erhalten auch wenn sich der Akkus durch Wärme//Kälte ausdehnt und zusammenzieht setze ich auf die Taktik von Renault: Die Styroporplatten! (schwarz im Bild).
Befestigung am Boden mit Sika-Flex - da ist mir noch nichts Besseres eingefallen.

Ein Modell aus Holz von sowas Akku als auch Halteblech habe ich gestern angefertigt und das Ganze ins CAD gekloppt. Bei Interesse schicke ich auch die dxf.

Nächste Schritte (Bis Akkus geliefert werden): Kabelsatz vorbereiten / Platinengehäuse bestellen und Platine in Gehäuse bauen

Als Lösung für die Isolierung zwischen den Akkus kommen übrigens 0,2mm FR4-Platten rein.

Hallo Richie,
mega dass du das Projekt von Dexter und co wieder aufnimmst. Twizy wird mMn von Renault so schlecht behandelt, dass es umso wichtiger ist, dass es Leute wie dich gibt, die was können und das dann auch über teile austauschen hinaus, einsetzen!

Meine Kenntnisse was Programmieren und Arduino und so angeht, sind leider sehr begrenzt. Und Jetzt hat mein Original BMS wohl das Zeitliche gesegnet.
Möchte jetzt ungerne ein Original für mehrere hundert Euro kaufen, sondern wenn dann lieber gleich ein Virtuelles einbauen. um dann gegebenenfalls auch die Möglichkeit zu haben mal die Zellen gegen andere auszutauschen... (Hab im Keller aktuell 42kwh LiFepo4 stehen und soll noch erweitert werden,.. )
Meine Frage: gäbe es die Möglichkeit von dir ein "anschlussfertiges" virtual BMS zu erwerben? Stecker anlöten und so wäre kein Problem, aber die Software usw aufspielen und so, das ist halt nicht so meins.
Und ich gehe davon aus, dass ich die Original Zellen zunächst auch an das neue BMS anschließen sollte, das diese dann wieder überwacht werden,.. wäre aber auch kein Ding.

Danke schonmal
Viele Grüße
Hans Rainer

Also dass das Orginal-BMS kaputt ist, ist sehr selten. Meistens sind es Kontaktprobleme in den orangen Steckern des Traktionsbatterie oder im CANBUS die Kontaktprobleme.

eigentlich hatte ich sowas auch gehofft,.. aber mit einem anderen Akku funktioniert es. Die Stecker sehen gut aus. Hab innen alle Stecker mal getrennt und neu gesteckt. Haben sogar vom BMS zum Bus Stecker am Akku Gehäuse die Leitungen durchgeklingelt, ob da vielleicht ein Kabelbruch ist, aber das sah alles gut aus,.. dabei sieht die Platine aber auch absolut "gut" aus...
Einzige Möglichkeit um es noch genauer einzugrenzen wäre gewesen das BMS selbst auch noch zu tauschen, aber dazu hätten wir ja den 2. Akku auch noch öffnen müssen usw...
Und Kontaktproblem im orangenen Stecker,.. hmm,.. der sah eigentlich gut aus, hab aber tatsächlich nicht getestet was für ein Fehler kommt wenn nur CAN eingesteckt ist und der orangene abgezogen. Diese Idee kam mir leider nicht.

Meinst das sollte ich doch noch machen?

Hab von einem gelesen mit selben Problem (meine in der Schweiz) bei dem wurde am ende das BMS getauscht und dann hat es wieder funktioniert.

Richie schrieb: - Balancer wird zugekauft und einfach parallel draufgeklemmt

Have you a link for the balancer you want to use?

"SolarLock 10A 16S (4S - 17S) Aktiv Balancer Modul 3.2V LiFePO4 / 3.7V Li-Ion "

you can find it on ebay etc.

Updates:

Norwegen war wundervoll, deswegen habt ihr länger nix gehört.

1. Lieferung der Akkus noch nicht da.
2. Blech-Biegeteil (Zeichnung siehe oben) in Auftrag gegeben, Kosten ca. 90€.
3. Balancer "SolarLock 10A 16S (4S - 17S) Aktiv Balancer Modul 3.2V LiFePO4 / 3.7V Li-Ion " wird verwendet -- ein "dummer" Balancer ohne Softwareanbindung, ich verlasse mich also voll auf die Arduino-Zell-U-Messung.
4. Um die wirkliche Kapazität der Akkuzellen (sollten sie denn mal ankommen...) festzustellen, werde ich folgende Hardware verwenden: DL24 -- ist eher im RC-Bereich angesiedelt, aber kann bei 150W die Kapazität sehr genau messen... um den Akkupack (16S) voll zu entladen bräuchte er rein rechnerisch um die 90h. -- danach weiß ich aber zu 100% wieviel Kapazität ich wirklich habe. Hab schonmal mit einer Original-Akkuzelle rumgespielt...
Softwaremäßig kann man auf Linux auch gut arbeiten bzw. die Ergebnisse grafisch auswerten. Ich hab dafür das hier verwendet: https://github.com/misdoro/Electronic_load_px100

5. Dexter hat Recht, wenn er sagt, dass jede gesteckte Verbindung ein potenzieller Defekt ist. Ist meinem Lochraster-Design sind viele gesteckte Verbindungen... Deswegen wird die Platine jetzt nochmal ordentlich geroutet und geätzt. (Muss ja die Zeit bis die Akkus kommen irgendwie überbrücken )

Auf bald,
Richard

Zum Aufladen des Stacks (mit nur 200W...) werde folgendes aus dem RC-Bereich nutzen:
M7 charger

Da schließt man auf der einen Input-Seite einfach ein dickes 24V-Netzteil an und den Rest (Balancing inclusive) macht dann der Charger über den "Output" XT-60-Anschluss. Soweit ich weiß, werden die Zellen nämlich nur 50% geladen geliefert.