Twizy BMS Entwicklung

Entwicklung eines Twizy kompatiblen BMS

Geschichte

Ich hatte mir ja bereits vor einem Jahr die Akkuhülle für den Akkubau gekauft. Da ich fest entschlossen war einen eigenen Akku zu bauen.
Akkukiste

Den Durchbruch hatte ich dann am 04.07.2016 als ich den Twizy zum ersten mal ohne Renault BMS (CAN Bus getrennt) betreiben konnte. Hierbei erwies sich die tolle Dokumentation des CAN Protokolls von Michael (Dexter) als sehr gute Grundlage. Ich musste daher nur noch die noch nicht bekannten Bytes in den CAN Nachrichten finden, welche für die Kommunikation mit dem Lader notwendig waren. Bei dem Test blieb allerdings der restliche Teil des Renault Akkus noch aktiv. Mithilfe der im Foto gezeigten Platine konnte ich während des Tests alle Signale die über den Signalstecker liefen überwachen und ggf. auftrennen.


Später erfolgte noch ein Test mit bereits einem kleinen Akku. Hierbei lädt der Twizy mittels eingebauten Ladegerät den Akku.



Ziele

Wie von Michael bereits in dem anderen Thread angesprochen, bin ich gerade dabei ein kompatibles Battery Management System (BMS) für den Twizy zu entwickeln. Das ganze wird schön kompakt in ein kleines Alugehäuse passen. Das BMS ist für 14-16 Zellen geeignet. Somit lassen sich sowohl LI-Ion oder LiFEPO4 Akkus einsetzten.

Ich würde das BMS auch an Formsteilnehmer weiterverkaufen, um zumindest einen Teil der Entwicklungskosten wieder zu bekommen. Daher bitte mir Bescheid geben ob Interesse besteht. Das ganze würde dann gut dokumentiert für den Selbstbau eines kompatiblen Akkus ausgeliefert. Der Preis hängt leider sehr stark von der Stückzahl ab. Da z.B. das Platinen bestücken lassen sehr hohe einmalige Einrichtungskosten hat.

Technische Daten

Akkutypen	Li-Ion, LiFePo
Anzahl der Zellen	14-16
Minimale Zellspannung	2 V
Maximale Zellspannung	4.5 V
Zell Ladeschlussspannung	Konfigurierbar
Zell Entladeschlussspannung	Konfigurierbar
Eigenverbrauch 60V (Zündung Aus)	<25 uA, 6uA Typ.
Eigenverbrauch 12V (Zündung Aus)	7 mA
Entladestrom je Kanal	0,3A @4,2V
Art des Balancing	Passiv
CPU	ARM Cortex M3 72MHz
Galvanische Trennung zwischen Akkuseite (60V) und der Steuerung	Ja
Anschlussstecker	Molex Micro-Fit 3.0 Zweireihig, 6-Polig und 18-Polig
Empfohlene Zuleitungen	Fahrzeugleitung FLY 0.5mm² oder FLYR 0,75mm²
Schutzart	IP20

Stand der Dinge
24.11.2018
Erste Serienplatine bestückt und getestet
05.08.2018
Platine nochmals überarbeitet und bestellt, Frontplatten, Stromsensorplatine für Serie bestellt
15.06.2018
-Überarbeitete Frontplatten sind eingetroffen.
29.05.2018
-Überarbeitung für geringeren Energieverbrauch im Standby, Platine bestellt, aufgebaut und getestet.
28.01.2018
-USB CAN Dongle entworfen und Platinen bestellt, erste Tests mit CAN Bootloader
03.10.2017
-RC1 in Twizy Akku für weitere Tests und Softwareentwicklung eingebaut.
30.08.2017
-Frontplatten eingetroffen, Platine "release candidate 1" (RC1) bestückt.
15.08.2017
-Frontplatten Entworfen
28.07.2017
-Balancerplatine bestückt.
27.06.2017
-Balancerplatine ist eingetroffen.
21.06.2017
-Die Platine für den Mikrocontroller ist eingetroffen.
17.06.2017
-Die Platinen sind entworfen. Zum testen sind die Mikrocontrollerplatine und die Balancerplatine noch getrennt.

Aktuelles Photo:





Doku

Falls jemand irgendwann mal Lust hat seine eigene Firmware zu schreiben. Hier ein Blockschaltbild mit den entsprechenden Pins.



- Ihr braucht die kostenlose Entwicklungsumgebung http://www.openstm32.org/HomePage
- Programmiergerät für SWD (ebay suche: stlink), kostet weniger als 6EUR mit Versand.
- Doku zum Twizy CAN Protokoll von Dexter https://github.com/dexterbg/Twizy-Virtual-BMS/

Und natürlich die Datenblätter:
http://www.st.com/en/microcontrollers/stm32f105-107.html?querycriteria=productId=LN1564
http://www.linear.com/product/LTC6811-1
http://www.microchip.com/wwwproducts/en/24LC02B


Gruß
edriver

Ich kann Platinen herstellen und bestücken

Ich denke du solltest einen worst case Preis für das BMS aufrufen.
Dann hat jeder es einfacher zu entscheiden, wie viel Interesse da ist und ob man jetzt schon in das Ende des Mietvertrages investitieren sollte
oder ob man erstmal nur spendet

Meine erste Schätzung war 350 EUR bei Stückzahlen <10 Stück.

Ich werde aber noch mal genauer anhand der Stückliste nachrechnen, um einen genaueren Preis zu nennen.

Wenn man bedenkt das die Norwegische Tuningbox 500EUR kostet, welche technisch mit sehr wenigen Bauteilen zu realisieren ist.
Die BMS Platinen enthalten über 200 Bauteile. Das lässt sich nicht mehr mal eben einfach per Hand bestücken.

Gruß
edriver

Hallo edriver,
ich danke dir für deinen Teil der bisher geleisteten Arbeit am Twizy.
Mich würde zu deinem BMS interessieren wie es das Balancing macht. Da gibt es ja verschiedene Möglichkeiten, ich nehme an es ist ein Bleeding-Balancing ? Welchen Entladestrom macht es pro Zelle und arbeitet es eventuell nicht nur bei der Schlussphase des Ladevorgangs ? Eventuell schon früher oder sogar permanent ?

Viele Grüße:

Klaus

bm3 schrieb: Hallo edriver,
ich nehme an es ist ein Bleeding-Balancing ?

Ja ist passives Balancing. Aktives könnte ich implementieren, würde die Sache nur unnötig verteuern und wahrscheinlich nicht mehr auf den vorgegeben Platz passen.

bm3 schrieb: Hallo edriver,
Welchen Entladestrom macht es es pro Zelle und arbeitet es eventuell nicht nur bei der Schlussphase des Ladevorgangs ? Eventuell schon früher oder sogar permanent ?

Der maximale Strom hängt von der Zellspannung ab.
[Zellspannung in V] / 8,1Ohm
z.B. 4,2V/8,1Ohm=0,52A

Für die erste Version ist Top level balancing geplant. Die Schwelle ab der das Balancing aktiv wird, ist aber über PC+CAN Adapter konfigurierbar. Das BMS wird dann je nach Spannungsabweichung zu den anderen Zellen den Strom für jede Zelle einzeln mittels PWM einstellen. Die Firmware kann aber über updates aktualisiert werden, so dass ich hier nicht ausschließen möchte dass später noch weitere Funktionen dazu kommen.

Gruß
Pascal

Das gefällt mir. Will ich haben

Insbesondere das Konzept mit dem Firmware-Update.
(Nicht nur, aber insbesondere das iPhone wurde so zu dem was es heute ist).

Auch wenn ich vermutlich nicht der erste Besteller bin, dann machen wir doch mal eine

Bestellliste für BMS:
1. klausz

Das werden wohl eher 30, 50 oder mehr Stück BMS was dann wohl auch zu fallenden Preisen führen sollte.

klausz schrieb: Das gefällt mir. Will ich haben

Insbesondere das Konzept mit dem Firmware-Update.
(Nicht nur, aber insbesondere das iPhone wurde so zu dem was es heute ist).

Auch wenn ich vermutlich nicht der erste Besteller bin, dann machen wir doch mal eine

Bestellliste für BMS:
1. klausz
2. Marioderzweite
Das werden wohl eher 30, 50 oder mehr Stück BMS was dann wohl auch zu fallenden Preisen führen sollte.

Update Verdrahtungsplan:

Bestellliste für BMS:
1. klausz
2. Marioderzweite
3. dexter
4. dingdong
5. Bernd__1969
6. euver
7. E-Klaus
8. witzy
9. northcup
10. AlexDL
11. Bigtoe

Danke für Deinen Einsatz

Die Platinen für den Mikrocontroller sind heute eingetroffen.



Vielen Dank für die vielen Bestellungen. Das macht die Sache für alle günstiger.
Ich verzichte jetzt aber auf genaue Angaben. Nicht das es dann doch am Ende dann doch teurer wird als gedacht und es dann heißt du hast aber gesagt das es XY EUR kostet. Es wird jetzt aber auf jeden Fall unter 350EUR bleiben.


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Aktuelle Bestellliste:

moin edriver, vielen Dank fürs Update (und auch für alles andere).


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Gruß/witzy

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Wegen der ganzen gesetzlichen Themen...

Kannst Du das nicht irgendwie als "unfertigen Bausatz" (muß halt noch ein Teil vom "Bastler" eingelötet werden) anbieten?
Dazu selbstverständlich nicht für ein Fahrzeug sondern halt für "Bastler"?

Des weiteren stellt sich mir noch eine Frage:

Was hilft mir ein BMS, wenn ich weder eine passende Kiste noch die richtigen Zellen habe?

Wäre es nicht irgendwie sinnig, eine Art "Komplettbausatz" anzusteben?

Die Kiste vom Originalakku wird ja vermutlich die Bank wiederhaben wollen

Die Kriterien für "Bausatz" sind nicht so ganz ohne - Bauteile mit THT (also Beinchen) einlöten reicht dafür mittlerweile nicht mehr aus (hab mich damit vor 2 Jahren mal näher beschäftigt) - es muss schon mindestens SMD sein damit man keine Probleme mit WEEE etc. bekommt.