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Probleme bei Batterien

Bei den Schwellwerten muss man sich entscheiden, ob man SoC oder Spannung verwendet. Allerdings haben beide Optionen spezifische Nachteile.

SoC - Problem Der von der Batterie/BMS berechnete SoC-Wert driftet vom realen Wert weg. Mit der Zeit wird der Unterschied immer größer und das verursacht Fehler bei allen Vergleichen mit irgendwelchen SoC-Schwellwerten. Im schlimmsten Fall, wird der Inverter wegen dem falschen SoC-Wert nicht abgeschaltet, was zur Folge hat, das die Notabschaltung des BMS eingreift und die Batterie abschaltet. Das Auseinanderdriften der SoC-Werte kann begrenzt werden, wenn der SoC in regelmäßigen Abständen kalibriert wird. Und das funktioniert normalerweise über eine Vollladung der Batterie auf 100% SoC. Spannung - Problem Die Ausgangsspannung der Batterie wird stark vom Innenwiderstand und von der Entnahmeleistung oder Ladeleistung beeinflusst. Das verursacht Fehler bei allen Vergleichen mit irgendwelchen Spannungs-Schwellwerten. Bei der Stop-Schwelle wird meistens zu früh ausgeschaltet und man lässt einen Teil der Energie ungenutzt in der Batterie. Bei der Start-Schwelle wird dagegen zu früh eingeschaltet. Man ist also gezwungen, den Abstand zwischen der Stop-Spannungs-Schwelle und Start-Spannungs-Schwelle unnötig groß zu machen, um mehrfache kurzzeitige Zustandswechsel zu vermeiden. Auch das kann verhindert werden, wenn für die Vergleiche mit Spannungs-Schwellen die Leerlaufspannung der Batterie verwendet wird. Und die Leerlaufspannung kann man berechnen. Batteriezellen Ausgleich - Problem Die BMS haben unterschiedliche Methoden, wie und wann ein Zellen-Ausgleich durchgeführt wird. Neuere Batterien können das beim Laden und auch beim Entladen. Einige ältere Batterien machen den Zellen-Ausgleich nur beim Laden und nur wenn sie vollgeladen sind. Für diese Batterien ist es äußerst ungünstig, wenn sie im Winter einige Monate 100% SoC nicht erreichen. Jetzt kommt der "Battery Guard" ins Spiel, weil er für alle drei Probleme eine Lösung anbietet.

Funktionen des "Battery Guard"

Der "Battery Guard" überwacht und unterstützt die Batterie mit mehreren optionalen Funktionen:

Batteriestrom-Kompensation: Kompensation von Entlade- und Ladeströmen, über eine kontinuierliche Berechnung der Batterie-Leerlaufspannung. Start/Stop-Spannungs-Schwellen werden erheblich besser getroffen als ohne Kompensation.

Stop-Spannungs Limiter: Limiter für die Stop-Spannungs Schwelle. Kommt die Batteriespannung in die Nähe der Stop-Schwelle, dann greift der Limiter ein und begrenzt die Inverter Leistung gerade soweit, das die Stop-Schwelle nicht unterschritten wird. Der Inverter wird erst abgeschaltet wenn die minimale Inverter Leistungs erreicht wurde und die Stop-Schwelle unterschritten wird. Dadurch werden z.B. Impulslasten begrenzt und führen nicht mehr zu einer frühzeitigen Abschaltung.

Auflade Helfer: Der Auflade Helfer unterstützt die Batterie beim Kalibrieren des SoC. Die Batterie wird in definierbaren Zeitabständen auf 100% SoC aufgeladen. Eine übermäßige Abweichung des SoC wird verhindert. Zusätzlich wird gerade bei älteren BMS, der Zell-Ausgleich unterstützt.

DC-Puls Widerstand: Kontinuierliche automatische Ermittelung des DC-Pulse Widerstands der Batterie. Dieser Wert wird für die Batteriestrom-Kompensation und für den Stop-Spannungs Limiter benötigt.

Wichtig, Bitte beachten!

Der "Batterie Guard" ist keine eigenständige Inverter-Steuerung neben dem DPL. Vielmehr liefert er für den DPL zusätzliche Informationen wie die Leerlaufspannung oder angepasste Schwellenwerte. Ob für die Inverter-Steuerung, Spannungs-Werte oder SoC-Werte verwendet werden, ist einzig und allein von der DPL Konfiguration abhängig. Es gibt nur eine Ausnahme. Der "Stop-Spannungs Limiter" verwendet wie der Name schon sagt die DPL Stop-Spannungs-Schwelle für die Batterie und damit wird die DPL Stop-SoC-Schwelle für die Batterie ignoriert. Hier verliert der DPL seine Entscheidungsfreiheit ob Spannung oder SoC verwendet wird.

Um es noch mal deutlich in vier einfachen Regeln zu sagen:

  1. Wenn der "DPL" mit SoC-Schwellen arbeitet, dann muss auch der "Battery Guard" mit SoC-Schwellen arbeiten.
  2. Wenn der "DPL" mit Spannungs-Schwellen arbeitet, dann muss auch der "Battery Guard" mit Spannungs-Schwellen arbeiten.
  3. Wenn der "Auflade Helfer" mit SoC-Schwellen arbeitet, dann kann der "Stop-Voltage Limiter" nicht verwendet werden.
  4. Wenn der "Stop-Voltage Limiter" aktiviert ist, dann wird die Stop-SoC-Schwelle nicht beachtet.

Test-Status

Bis jetzt wurde der "Battery Guard" mit folgenden Komponenten und Konfigurationen getestet.

Tester Batterie Inverter Batterie Inverter Solar Inverter Smart Auflade Helfer SoC Spannung Kompensation Limiter DC-Puls Widerstand berechnet
SW-Nico SmartShunt 24V/100Ah HM-300 - - X - X X X 12-15 mOhm
Snusme83 3 x Pylontech US3000C HM-1500, TSun-M800DE, TSun-M800DE2 - - X X - X - 11-13 mOhm
Manos1966 Huawei-R4850 2 x Pylontech US5000 HM-1200 - - X X - - - ?
Manos1966 Victron 2 x Pylontech US5000 HM-1500 HM-800 - - - - - - - ?
Manos1966 Felicity Felicity 15kWh 3 x HM-1200 - - - - - - - ?