Für alle die ein Interesse daran haben und vor allem für mich als Dokumentation der wiederverwendeten Bauteile aus den chinesischen Piratenakkus.

BMS steht für Battery Management System, es dient dem Schutz eines Akkus vor Überlastung, Überspannung und Unterspannung, es soll auch Tiefentladung und Überladung verhindern.

Das hier eingesetzte Modell wird in Reihe zu den an den Akku angeschlossenen Verbrauchern und Ladegeräten geschaltet und zwar an den Minus Pol des Akkus. Es gibt auch Modelle, die am Plus Pol positioniert werden, hier ist es immer sehr empfehlenswert die Bedienungsanleitung zu lesen, bevor man zum Lötkolben greift.

Für dieses BMS werden 3 der vorhandenen Anschlüsse benötigt, um alle Funktionen nutzen zu können.

  • Minus Pol Akku wird an den Minus Pol des Akkus angeschlossen
  • Minus Pol zum Anschluss wird für die angeschlossenen Verbraucher verwendet
  • Minus Pol Ladegerät wird an den Minus Pol des Ladegerätes angeschlossen

kombiniertes_BMS_mit_einfachem_Balancer.jpg

Nur die Aufteilung zwischen einem Minus Pol für Verbraucher und einem Minus Pol für das Ladegerät ermöglicht den Schutz vor Überspannung am Minus Pol des Ladegerätes und den vor Unterspannung am Minus Pol für den Anschluss der Verbraucher. Dieses simple BMS kann Tiefentladung und Überladung nur in den Fällen verhindern, wenn diese durch die gemessene Spannung signalisiert werden. Für dieses 48V BMS sind das folgende Spannungen:

  • 36,4 V werden als Unterspannung erkannt
  • 54,6 V werden als Überspannung erkannt

Pro Zelle sind das zwischen 2,8 V und 4,2 V und liegt damit exakt auf den offiziellen Grenzwerten für solche verwendeten 18650 Zellen. Allerdings gelten diese Spannungen nur für neuwertige Zellen bei einer definierten Temperatur, das BMS verhindert hier ein fatale Fehlersituation, die Lebensdauer des Akkus wird trotzdem negativ beeinflusst.

Bei meiner Verwendung werde ich deshalb nur die Schutzfunktion vor Unterspannung nutzen und den - Pol für das Ladegerät nicht als solchen verwenden. In der Anlage wäre auch ein vollkommen anderer Aufbau der Verkabelung und Messung notwendig, um diese Trennung dort zu realisieren. Der Schutz vor Überspannung wird durch die gesamte Anlage übernommen.

Es ist jedoch möglich, dass es bei einem längeren Stromausfall zu einer Unterspannungssituation kommt, die nicht durch die Anlage verhindert werden kann, in diesem Fall soll sich der Akku vor dauerhaften Schäden schützen können.

Balancer ist eine Funktion zum Ausgleich von Ladungsunterschieden zwischen in Reihe geschalteten Akkus.

Wen man sich eine Reihe von leeren Wassereimern vorstellt, die man mit einer Gießkanne möglichst gleichmäßig mit Wasser auffüllen will, wird man dabei niemals immer gleich viel Wasser in alle Eimer einfüllen können.

Der Balancer vergleicht den Füllstand von zwei nebeneinander stehenden Eimern (Akkuzellen) und versucht durch kleine Entnahmen in einer Zelle und entsprechendes Hinzugeben in andere Zellen einen möglichst gleichen Füllstand zu erreichen.

Die Kenngröße für diesen Vergleich ist die Zellspannung, deshalb wird der Balancer mit dem - Pol und dem + Pol von jeder Zelle verbunden. Der Aufbau des Balancers ist dabei so gewählt, das kein Kurzschluss entsteht. Bei diesem Modell wird das schwarze Kabel mit dem - Pol und das rote Kabel mit dem + Pol des Akkus verbunden, die weißen Kabel kommen entsprechend ihrer Reihenfolge zwischen Schwarz und Rot zwischen die in Reihe geschalteten Zellen. (13 Zellen benötigen 14 Kaber)

Hier handelt es sich um einen einfachen Balancer, der erst im Bereich der maximal zulässigen Zellspannung von 4,2 V anfängt seine Ausgleichsfunktion zu übernehmen. Es ist daher sehr empfehlenswert einen solchen Akku in nicht all zu langen Zyklen bis auf 54,6 V aufzuladen, damit eventuell angesammelte Ladungsunterschiede ausgeglichen werden können.

Für komplett neue Akkus ohne die Möglichkeit vorhandene Elektronik wieder zu verwenden bevorzuge ich aktive Balancer, die innerhalb eines weiten Spannungsbereiches einer Akkuzelle ihre Funktion wahrnehmen. Mit diesen kann man das der Lebensdauer abträgliche gelegentliche Aufladen bis zur Ladeschlussspannung komplett umgehen.