3. Leitfaden für Systementwurf und Auswahl des BMS
In diesem Kapitel wird beschrieben, wie die Batterie mit dem BMS zusammenwirkt und wie das BMS mit Lasten und Ladegeräten zusammenarbeitet, um die Batterie zu schützen. Diese Informationen sind unerlässlich für die Systemauslegung und die Auswahl des am besten geeigneten BMS für dieses System.
3.1. Maximale Anzahl von Batterien in Serien-, Parallel- oder Serien-/Parallelschaltung
Es können insgesamt bis zu 20 Lithium Battery Smart-Batterien von Victron in einem System verwendet werden, unabhängig vom verwendeten Victron BMS. Dies ermöglicht 12-, 24- und 48-Volt-Energiespeichersysteme mit bis zu 102 kWh (84 kWh für ein 12-Volt-System), abhängig von der verwendeten Kapazität und der Anzahl der Batterien. Einzelheiten zur Installation finden Sie im Kapitel Installation.
Der folgenden Tabelle können Sie entnehmen, wie die maximale Speicherkapazität erreicht werden kann (am Beispiel von Batterien mit 12,8 V / 330 Ah und 25,6 V / 200 Ah):
Systemspannung | 12,8 V / 330 Ah | Nennkapazität | 25,6 V / 200 Ah | Nennkapazität |
|---|---|---|---|---|
12 V | 20 parallel | 84kWh | N. z. | N. z. |
24 V | 20 in 2S10P | 84 kWh | 20 parallel | 102 kWh |
48 V | 20 in 4S5P | 84 kWh | 20 in 2S10P | 102 kWh |
3.2. Die Batteriealarmsignale und BMS-Aktionen
Die Batterie selbst überwacht die Zellenspannungen und die Batterietemperatur und sendet ein Alarmsignal an das BMS, wenn eine der beiden Spannungen außerhalb des normalen Bereichs liegt.
Das BMS schützt die Batterie. Es schaltet Lasten und/oder Ladegeräte ab oder erzeugt einen Voralarm, sobald es ein Alarmsignal von der Batterie erhält.
Dies sind die möglichen Batteriewarnungen und -alarme und die entsprechenden BMS-Aktionen:
Batteriealarmsignal | BMS-Maßnahme |
|---|---|
Voralarm bei niedriger Zellspannung | Das BMS erzeugt ein Voralarmsignal |
Alarm bei niedriger Zellspannung | Das BMS schaltet Lasten ab |
Alarm bei hoher Zellspannung | Das BMS schaltet Ladegeräte ab |
Alarm bei niedriger Batterietemperatur | Das BMS schaltet Ladegeräte ab |
Alarm bei hoher Batterietemperatur | Das BMS schaltet Ladegeräte ab |
Die Batterie meldet diese Alarme über ihre BMS-Kabel an das BMS.
 |
Das BMS empfängt ein Alarmsignal von einer Batteriezelle
Sind mehrere Batterien im System vorhanden, werden alle BMS-Kabel der Batterien in Reihe geschaltet (Daisy Chain). Das erste und das letzte BMS-Kabel werden an das BMS angeschlossen.
 |
Das BMS empfängt ein Alarmsignal von einer Zelle in einer Mehrfachbatterieanlage
Die Batterie ist mit 50 cm langen BMS-Kabeln ausgestattet. Wenn diese Kabel zu kurz sind, um das BMS zu erreichen, können sie mit BMS-Verlängerungskabeln verlängert werden.
Es gibt zwei Möglichkeiten, wie das BMS Lasten und Ladegeräte steuern kann:
Durch Senden eines elektrischen oder digitalen Ein/Aus-Signals an das Ladegerät oder die Last.
Durch physisches Verbinden oder Trennen einer Last oder einer Ladequelle von der Batterie. Entweder direkt oder mit Hilfe eines BatteryProtect oder Cyrix Li-Ion Relais.
Die verfügbaren BMS-Typen für Lithiumbatterien basieren entweder auf einer oder beiden dieser Technologien. Die BMS-Typen und ihre Funktion werden in den nächsten Kapiteln kurz beschrieben.
 Das BMS sendet ein Ein/Aus-Signal an eine Last oder ein Ladegerät |  Das BMS verbindet oder trennt sich von einer Last oder einem Ladegerät |
3.2.1. Das Voralarmsignal
Der Zweck des Voralarms besteht darin, den Benutzer zu warnen, dass das BMS im Begriff ist, die Lasten abzuschalten, weil eine oder mehrere Zellen die (über VictronConnect) konfigurierbare Voralarmschwelle für Zellen unter Spannung erreicht haben. Sie möchten z. B. frühzeitig gewarnt werden, wenn die Lasten beim Manövrieren Ihres Bootes abgeschaltet werden oder wenn die Beleuchtung bei Dunkelheit ausgeschaltet wird. Wir empfehlen, den Voralarm mit einem gut sichtbaren oder hörbaren Alarmgerät zu verbinden. Wenn der Voralarm ausgelöst wird, kann der Benutzer ein Ladegerät einschalten, um zu verhindern, dass das Gleichstromsystem abgeschaltet wird.
Schaltverhalten
Im Falle einer bevorstehenden Unterspannungsabschaltung schaltet sich der Voralarmausgang des BMS ein. Sinkt die Spannung weiter ab, werden die Lasten abgeschaltet (Lastabschaltung) und gleichzeitig schaltet der Voralarmausgang wieder ab. Falls die Spannung wieder ansteigt (der Bediener hat ein Ladegerät aktiviert oder die Last reduziert), schaltet der Voralarmausgang ab, sobald die niedrigste Zellenspannung über 3,2 V gestiegen ist.
Das BMS gewährleistet eine Mindestverzögerung von 30 Sekunden zwischen der Aktivierung des Voralarms und der Lastabschaltung. Diese Verzögerung soll dem Bediener ein Minimum an Zeit einräumen, um das Herunterfahren zu verhindern.
Bitte beachten Sie, dass ältere Batterien keinen Voralarm unterstützen.
3.3. Die BMS-Modelle
Es gibt eine Auswahl von 7 verschiedenen BMS-Modellen, die mit der Lithium-Smart-Batterie verwendet werden können. Die nachstehende Übersicht erklärt die Unterschiede zwischen ihnen und ihre typische Anwendung. Weitere Informationen finden Sie auch in der Übersicht zum BMS.
BMS-Typ | Spannung | Merkmale | Typische Anwendung | |
|---|---|---|---|---|
SmallBMS | 12, 24 oder 48 V | Steuert Lasten und Ladegeräte über Ein/Aus-Signale Erzeugt ein Voralarmsignal Hinweis: Das smallBMS wurde früher miniBMS genannt. | Kleine Anlagen ohne Wechselrichter/Ladegeräte. | |
 VE.Bus BMS V2 | 12, 24 oder 48 V | Steuert MultiPlus oder Quattro über VE.Bus Steuert Lasten und Ladegeräte über Ein/Aus-Signale Erzeugt ein Voralarmsignal Anschlüsse zum ferngesteuerten Ein-/Ausschalten Remote-Panel-Anschluss für die Kommunikation mit einem GX-Gerät oder DMC zur Steuerung des Schaltzustands des Wechselrichters/Ladegeräts (ein / aus / nur Ladegerät). Klemmen für Zusatzeingänge und -ausgänge für die Stromversorgung eines GX-Geräts. | Systeme mit Wechselrichter/Ladegeräte. | |
VE.Bus BMS | 12, 24 oder 48 V | Steuert MultiPlus oder Quattro über VE.Bus Steuert Lasten und Ladegeräte über Ein/Aus-Signale Erzeugt ein Voralarmsignal | Systeme mit Wechselrichter/Ladegeräte. | |
Lynx Smart BMS 500  Lynx Smart BMS 1000 A (M10) | 12, 24 oder 48 V | Erhältlich in zwei Versionen: 500 A (mit M8-Sammelschienenanschlüssen) und 1000 A (mit M10-Sammelschienenanschlüssen) Steuert Lasten und Ladegeräte über Ein/Aus-Signale Kann Wechselrichter/Ladegeräte, Solarladegeräte, Orion XS DC-DC-Batterieladegeräte und ausgewählte Wechselstromladegeräte über DVCC steuern Erzeugt ein Voralarmsignal Eingebauter 500 A- oder 1000 A-Schütz, der als Rückfall-Sicherheitsmechanismus dient und auch als fernsteuerbarer Hauptsystemschalter geeignet ist Batteriemonitor Bluetooth Wird zur Verbindung mit einem GX-Gerät über VE.Can verwendet Ferngesteuertes Schalten (Ein/Aus/Standby) über die VictronConnect App oder ein GX-Gerät Installiert im System positiv und negativ Sofortige Anzeige über Bluetooth | Größere Systeme mit digitaler Integration oder wenn ein eingebautes Sicherheitsrelais erforderlich ist Auch Systeme mit Wechselrichtern/Ladegeräten, wenn ein GX-Gerät vorhanden ist | |
 Smart BMS CL 12/100 | 12 V | 100 A dedizierter Lichtmaschinenanschluss Steuert Lasten und Ladegeräte über Ein/Aus-Signale Erzeugt ein Voralarmsignal Bluetooth Installiert im System positiv. | Relativ kleine Systeme mit einer Lichtmaschine | |
 Smart BMS 12/200 | 12 V | 100 A dedizierter Lichtmaschinenanschluss 200 A dedizierter Gleichstromsystemanschluss Steuert Lasten und Ladegeräte über Ein/Aus-Signale Erzeugt ein Voralarmsignal Bluetooth Installiert im System positiv. | Relativ kleine Systeme mit einer Lichtmaschine und Gleichstromlasten | |
 BMS 12/200 | 12 V | 80 A dedizierter Lichtmaschinenanschluss 200 A dedizierter Last- und Ladegeräteanschluss Installiert im System negativ Beachten Sie, dass dies in vielen Systemen nicht ideal ist. | Relativ kleine Systeme mit einer Lichtmaschine und Gleichstromlasten, aber ohne Wechselrichter/Ladegerät Hinweis: Dieses BMS hat sein Lebensende erreicht, verwenden Sie stattdessen ein Smart BMS CL 12/100 oder Smart BMS 12/200. |
3.3.1. Das smallBMS
Das smallBMS ist mit einer „Lasttrennung“, einer „Ladetrennung“ und einem Voralarmkontakt ausgestattet.
Im Falle einer niedrigen Zellenspannung sendet das smallBMS ein „Lasttrennsignal“, um die Last(en) abzuschalten.
Bevor die Last abgeschaltet wird, sendet es ein Voralarmsignal, das auf eine bevorstehende niedrige Zellenspannung hinweist.
Bei zu hoher Zellenspannung oder zu niedriger bzw. zu hoher Batterietemperatur sendet das smallBMS ein "Ladungstrennungssignal", um das/die Ladegerät(e) abzuschalten.
Weitere Informationen finden Sie auf der smallBMS-Produktseite.
Das smallBMS |  Das smallBMS steuert Lasten und Ladegeräte über die Signale „Lasttrennung“ und „Ladungstrennung“ |
3.3.2. Das VE.Bus BMS V2
Das VE.Bus BMS V2 ist die nächste Generation des VE.Bus BMS (Batteriemanagemensystems). Es wurde entwickelt, um Lithium Battery Smart-Batterien von Victron in Systemen mit Wechselrichtern oder Wechselrichter/Ladegeräten von Victron, die über eine VE.Bus-Kommunikation verfügen, zu schützen. Es bietet neue Eigenschaften wie Ein- und Ausgänge für die Stromversorgung eines GX-Geräts, ferngesteuerte Ein- und Ausgänge und Kommunikation mit GX-Geräten. Es überwindet die Einschränkungen seines Vorgängers, indem es den Zustand des Wechselrichters/Ladegeräts aus der Ferne schaltet, d. h. über ein GX-Gerät oder einen VE.Bus Smart-Dongle.
Genau wie das smallBMS verfügt es über eine „Lasttrennung“, eine „Ladetrennung“ und einen „Voralarm“-Kontakt.
Im Falle einer niedrigen Zellenspannung sendet das VE.Bus BMS V2 ein „Lasttrennsignal“, um die Lasten abzuschalten und deaktiviert außerdem die Umkehrung des Wechselrichters/Ladegeräts über die VE.Bus-Kommunikation.
Vor dem Abschalten von Lasten sendet es ein Voralarmsignal, das vor einer bevorstehenden niedrigen Zellenspannung warnt.
Im Falle einer hohen Zellenspannung oder einer hohen/niedrigen Batterietemperatur sendet das VE.Bus BMS V2 ein Signal zur „Ladungstrennung“, um das/die Ladegerät(e) auszuschalten, und schaltet auch das Ladegerät des Wechselrichters/Ladegeräts aus.
Ein Netzdetektor und ein kurzes RJ45-UTP-Kabel werden zusammen mit dem VE.Bus BMS V2 geliefert. Diese werden für die Netzerkennung benötigt, sobald der Wechselrichter/Ladegerät vom BMS ausgeschaltet wurde.
Anmerkung
Der Netzdetektor wird für die Wechselrichter/Ladegeräte der Serien MultiPlus-II und Quattro-II nicht benötigt.
Weitere Informationen finden Sie im Handbuch für VE.Bus BMS V2, das Sie auf der Produktseite des VE.Bus BMS finden.
 VE.Bus BMS V2, V.Bus BMS-Netzdetektor und RJ45 UTP-Kabel |
Das VE.Bus BMS V2 schaltet Lasten und Ladegeräte über „Lasttrennung“ und „Ladungstrennung“ aus und steuert den Wechselrichter/Ladegerät |
3.3.3. Das VE.Bus BMS
Das VE.Bus BMS wird in einem System verwendet, das auch einen oder mehrere Wechselrichter/Ladegeräte von Victron Energy enthält. Das VE.Bus BMS kommuniziert direkt über den VE.Bus mit den Wechselrichtern/Ladegeräten. Es verfügt es über die Kontakte „Last trennen“, „Laden trennen“ und „Voralarm“.
Im Falle einer niedrigen Zellenspannung sendet das VE.Bus BMS ein „Lasttrennsignal“, um die Last(en) abzuschalten, und es schaltet auch den Wechselrichter des Wechselrichters/Ladegeräts ab.
Vor dem Abschalten von Lasten sendet es ein Voralarmsignal, das vor einer bevorstehenden niedrigen Zellenspannung warnt.
Im Falle einer hohen Zellenspannung oder einer hohen/niedrigen Batterietemperatur sendet das VE.Bus BMS ein Signal zur „Ladungstrennung“, um das/die Ladegerät(e) auszuschalten, und schaltet auch das Ladegerät des Wechselrichters/Ladegeräts aus.
Ein Netzdetektor und ein kurzes RJ45-UTP-Kabel werden zusammen mit dem VE.Bus BMS geliefert. Diese werden für die Netzerkennung benötigt, sobald der Wechselrichter/Ladegerät vom BMS ausgeschaltet wurde.
Anmerkung
Der Netzdetektor wird für die Wechselrichter/Ladegeräte der Serien MultiPlus-II und Quattro-II nicht benötigt.
Weitere Informationen finden Sie im Handbuch für VE.Bus BMS, das Sie auf der Produktseite des VE.Bus BMS finden.
VE.Bus BMS, V.Bus BMS-Netzdetektor und RJ45 UTP-Kabel |
Das VE.Bus BMS schaltet Lasten und Ladegeräte über „Lasttrennung“ und „Ladungstrennung“ aus und steuert den Wechselrichter/Ladegerät |
3.3.4. Das Lynx Smart BMS
Das Lynx Smart BMS, das in zwei Versionen erhältlich ist: 500 A (mit M8-Sammelschienenanschlüssen) und 1000 A (mit M10-Sammelschienenanschlüssen). Es wird in mittleren bis großen Systemen eingesetzt, die Gleichstromlasten und Wechselstromlasten über Wechselrichter oder Wechselrichter/Ladegeräte enthalten, zum Beispiel auf Yachten oder in Wohnmobilen. Dieses BMS ist mit einem Schütz ausgestattet, das das Gleichstromsystem trennt, den Kontakten „Last trennen“, „Laden trennen“ und „Voralarm“ sowie einem Batteriemonitor. Darüber hinaus kann es an ein GX-Gerät angeschlossen werden und kompatible Victron Energy-Geräte über DVCC steuern.
Im Falle einer niedrigen Zellenspannung sendet das Lynx Smart BMS ein Signal zur „Lasttrennung“, um die Last(en) auszuschalten.
Bevor eine Last abgeschaltet wird, sendet es ein Voralarmsignal, das auf eine drohende niedrige Zellenspannung hindeutet.
Im Falle einer hohen Zellenspannung oder einer niedrigen oder hohen Zellentemperatur sendet das BMS ein Signal zur „Ladungstrennung“, um das/die Ladegerät(e) auszuschalten.
Wenn die Batterien noch weiter entladen (oder überladen) werden, öffnet sich das Schütz und schaltet das Gleichstromsystem ab, um die Batterien zu schützen.
Für weitere Informationen siehe das Handbuch für Lynx Smart BMS, das Sie auf der Produktseite des Lynx Smart BMS finden.
Das Lynx Smart BMS
Das Lynx Smart BMS 1000 A (M10) |
Das Lynx Smart BMS schaltet Lasten und Ladegeräte über Signale zur „Lasttrennung“ und „Ladungstrennung“ ab und steuert den Wechselrichter/Ladegerät über ein GX-Gerät. Sollte die Batterie noch weiter entladen werden, trennt das BMS die Batterie vom Gleichstromsystem. |
3.3.5. Das Smart BMS CL 12/100
Das Smart BMS CL 12/100 ist mit einem "Lasttrennschalter", einem "Ladungstrennschalter" und einem "Voralarm"-Kontakt ausgestattet. Das BMS verfügt auch über einen speziellen Anschluss für die Lichtmaschine, der den Strom der Lichtmaschine "begrenzt". Er kann für verschiedene Stromstärken bis hin zu 100A konfiguriert werden.
Im Falle einer niedrigen Zellenspannung sendet das Smart BMS CL 12/100 ein „Lasttrennsignal“, um die Last(en) abzuschalten.
Bevor die Last abgeschaltet wird, sendet es ein Voralarmsignal, das auf eine bevorstehende niedrige Zellenspannung hinweist.
Im Falle einer hohen Zellenspannung oder niedriger/hoher Zellentemperatur sendet das Smart BMS CL 12/100 ein Signal zur „Ladungstrennung“, um das/die Ladegerät(e) auszuschalten.
Der Lichtmaschinenanschluss steuert und begrenzt den Strom der Lichtmaschine.
Weitere Informationen finden Sie auf der Smart BMS CL 12/100-Produktseite.
Das Smart BMS CL 12/100 |  Das Smart BMS CL 12/100 steuert Lasten und Ladegeräte über die Signale „Lasttrennung“ und „Ladungstrennung“. Sie steuert und begrenzt auch die Lichtmaschine |
3.3.6. Das Smart BMS 12/200
Das Smart BMS 12/200 ist mit einem „Lasttrenner“, einem „Ladungstrenner“ und einem „Voralarm“-Kontakt ausgestattet. Das BMS verfügt außerdem über einen dedizierten Lichtmaschinen- und Systemanschluss. Der Lichtmaschinenanschluss „begrenzt den Strom“ der Lichtmaschine. Er kann für eine Vielzahl von Strömen bis hin zu 100 A eingestellt werden. Der Systemanschluss dient zum Anschluss des Gleichstromsystems und kann sowohl zum Aufladen als auch zum Entladen der Batterie verwendet werden.
Im Falle einer niedrigen Zellenspannung sendet das Smart BMS 12/200 ein Signal zur „Lasttrennung“, um die Last(en) auszuschalten, und trennt den Anschluss System+.
Bevor die Last abgeschaltet wird, sendet es ein Voralarmsignal, das auf eine bevorstehende niedrige Zellenspannung hinweist.
Im Falle einer hohen Zellenspannung oder niedriger/hoher Zellentemperatur sendet das Smart BMS 12/200 ein Signal zur „Ladetrennung“, um das/die Ladegerät(e) auszuschalten.
Der Lichtmaschinenanschluss steuert und begrenzt den Strom der Lichtmaschine.
Weitere Informationen finden Sie auf der Smart BMS 12/200-Produktseite.
 Das Smart BMS 12/200 |  Das Smart BMS 12/200 steuert Lasten und Ladegeräte über die Signale „Lasttrennung“ und „Ladungstrennung“. Es steuert und begrenzt auch die Lichtmaschine. |
3.4. Aufladen von einer Lichtmaschine
Im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien haben Lithium-Batterien einen sehr geringen Innenwiderstand. Sie vertragen einen höheren Ladestrom als Blei-Säure-Batterien. Aus diesem Grund ist besondere Vorsicht geboten, wenn Lithiumbatterien über eine Lichtmaschine geladen werden.
Stellen Sie sicher, dass die Stromstärke der Lichtmaschine mindestens doppelt so hoch ist wie die Kapazität der Batterie. Zum Beispiel kann eine 400 A-Lichtmaschine sicher an eine 200 Ah-Batterie angeschlossen werden.
Verwenden Sie einen Wechselstromgenerator, der mit einem temperaturgesteuerten Generatorregler ausgestattet ist. Dies verhindert eine Überhitzung des Wechselstromgenerators.
Verwenden Sie ein Strombegrenzungsgerät wie ein DC-DC-Ladegerät oder einen DC-DC-Konverter zwischen der Lichtmaschine und der Starterbatterie.
Verwenden Sie ein BMS mit einem Lichtmaschinenanschluss mit integrierter Strombegrenzung, wie z. B. das Smart BMS CL 12/100 oder das Smart BMS 12/200.
Weitere Informationen zum Aufladen von Lithiumbatterien mit einer Lichtmaschine finden Sie im Blog und im Video zum Aufladen von Lithiumbatterien mit einer Lichtmaschine.
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Aufladen der Lichtmaschine
3.5. Batterieüberwachung
Die üblichen Batterieparameter wie Batteriespannung, Batterietemperatur und Zellspannungen können über Bluetooth mit der VictronConnect App überprüft werden. Die Kontrolle des Ladezustands ist jedoch nicht in die Batterie integriert. Um den Ladezustand zu überwachen, verwenden Sie das Lynx Smart BMS oder fügen Sie dem System einen Batteriemonitor wie ein BMV oder einen SmartShunt hinzu.
Wenn ein Batteriemonitor zusammen mit einer Lithiumbatterie verwendet wird, passen Sie die folgenden beiden Einstellungen an:
Setzen Sie den Ladewirkungsgrad auf 99 %
Setzen Sie den Peukert-Exponenten auf 1,05
Weitere Informationen zu Batteriemonitoren finden Sie auf der Produktseite des Batteriemonitors.
Wenn ein Batteriemonitor zum System hinzugefügt wird, ist es wichtig, wie der Batteriemonitor mit Strom versorgt wird. Es stehen zwei Optionen zur Verfügung:
|  Das Stromkabel des Batteriemonitors ist mit dem BMS verbunden |
|  Das Stromkabel des Batteriemonitors ist mit der Batterie verbunden |