Fehlalarmierte Überspannungsschutzfunktion des Gebäudeleitsystems: Warum sie zu früh auslöst und wie man das Problem behebt

Das Batteriemanagementsystem (BMS) hat den Überspannungsschutz ausgelöst. Aber wenn man die Akkuspannung – oder auch nur die durchschnittliche Zellspannung – überprüft, zeigt das System Folgendes an:3,45 Vpro Zelle, weit unter dem3,65 VÜberspannungsschwelle für LiFePO4. Das BMS scheint fehlerhaft auszulösen.

Das ist höchstwahrscheinlich nicht der Fall. Das BMS reagiert auf einen realen Zustand – nur eben nicht auf den, den Sie überprüfen. Wenn Sie verstehen, was das BMS tatsächlich überwacht, wissen Sie sofort, wonach Sie suchen müssen.

Was das BMS überwacht: Die Spannung pro Zelle, nicht den Durchschnitt.

Der Überspannungsschutz des Gebäudeleitsystems reagiert aufEinzelzellenspannungnicht auf die durchschnittliche Akkuspannung oder die Gesamtakkuspannung geteilt durch die Zellenzahl.

Wenn ein 16S LiFePO4-Akku im Durchschnitt3,45 Vpro Zelle (gesamt)55,2 V), aber eine Zelle befindet sich bei3,66 Vwährend die anderen durchschnittlich3,44 VDas Batteriemanagementsystem (BMS) löst den Überspannungsschutz für diese eine Zelle aus. Von außen betrachtet scheint die Akkuspannung in Ordnung zu sein. Das BMS arbeitet korrekt – es hat eine tatsächliche Überspannung an der Zelle mit der höchsten Spannung erkannt.

 BMS löst OVP an dieser Zelle aus
— auch wenn der Durchschnitt der Gruppe in Ordnung ist

Dies ist die häufigste Ursache für eine scheinbare „falsche“ Überspannungsauslösung. Es handelt sich jedoch um eine echte Überspannung an einer realen Zelle, deren Spannung höher ist als die ihrer Nachbarzellen.

Vier Ursachen – anhand eines Musters identifiziert

 

Ursache 1: Zellungleichgewicht (am häufigsten)

Mit zunehmendem Alter und Ladezyklus der Zellen führen geringfügige Unterschiede im Innenwiderstand dazu, dass sich die Werte während des Ladevorgangs voneinander entfernen. Die Zelle mit dem niedrigsten Widerstand lädt am schnellsten und erreicht die Überspannungsschwelle vor den anderen. Wenn diese eine Zelle die Überspannungsschwelle erreicht, …3,65 V, die BMS-Trips - obwohl der größte Teil des Feldes bei3,44 Vund könnten eine höhere Gebühr akzeptieren.

Wie kann man bestätigen?

Öffnen Sie die DALY BMS-App während eines Ladevorgangs und überwachen Sie die Spannungen der einzelnen Zellen. Wenn eine Zelle deutlich schneller ansteigt als die anderen – also 50–100 mV vor den anderen liegt –, sollten Sie dies beachten.3,50 V— Das Ungleichgewicht ist die Ursache.

So beheben Sie das Problem

Bei geringfügigen Ungleichgewichten (eine Zelle 30–50 mV über den anderen): Führen Sie einen langsamen Ladevorgang mit 0,1 C durch und lassen Sie den Akku nach dem Abschalten des Ladegeräts angeschlossen. Dadurch hat die passive Ausgleichsschaltung Zeit, die Zelle mit der höchsten Spannung am Ende des Ladevorgangs zu entladen.

Bei anhaltenden Ungleichgewichten, die nach jedem Ausgleichsversuch schnell wieder auftreten, ist ein intelligentes Batteriemanagementsystem (BMS) mit aktiver Ladungsausgleichsfunktion die geeignete Lösung. Die aktive Ladungsausgleichsfunktion arbeitet während des gesamten Ladezyklus (nicht nur zu Beginn des Ladevorgangs) und verteilt die Ladung kontinuierlich zwischen den Zellen, sodass die Zelle mit dem höchsten Ladestand gar nicht erst die Oberhand gewinnt.

Ursache 2: Zu hohe Ladespannung

Wenn die Ausgangsspannung des Ladegeräts die maximale Ladespannung des Akkus (Zellen × OVP-Schwelle) überschreitet, werden die Zellen bei jedem Ladevorgang über die OVP-Schwelle hinaus getrieben.

Wie kann man bestätigen?

Überprüfen Sie die Ausgangsspannung des Ladegeräts mit einem Voltmeter. Bei einem 16S LiFePO4-Akku sollte die Ausgangsspannung des Ladegeräts einen bestimmten Wert nicht überschreiten.16 × 3,65 V = 58,4 VEin Ladegerät mit einer Nennspannung von 60 V löst bei einem 16S-Akku zuverlässig bei jedem Ladezyklus die Überspannungsschutzschaltung (OVP) aus.

So beheben Sie das Problem

Passen Sie die Ausgangsspannung des Ladegeräts an die Spezifikationen des Akkus an oder ersetzen Sie das Ladegerät durch ein für den Akku geeignetes. Die typische maximale Ladespannung für LiFePO4 beträgt:3,65 Vpro Zelle – zum Beispiel58,4 Vfür 16S,29,2 Vfür 8S,14,6 Vfür 4S.

Ursache 3: OVP-Schwellenwert zu niedrig eingestellt

Wenn das BMS zuvor mit einem konservativen Überspannungsschwellenwert konfiguriert wurde – zum Beispiel3,55 Vanstatt3,65 VBei LiFePO4 löst der normale Ladevorgang den Schutz aus, bevor die Zellen tatsächlich voll sind.

Wie kann man bestätigen?

Überprüfen Sie die BMS-Einstellungen in der DALY-App oder der zugehörigen PC-Software. Navigieren Sie zu den Einstellungen für den Schutzschwellenwert und vergleichen Sie den Überspannungsschutzschwellenwert mit den Spezifikationen Ihrer Zellchemie.

So beheben Sie das Problem

Passen Sie den OVP-Schwellenwert an die Spezifikation Ihres Zellherstellers für die maximale Ladespannung an. Für Standard-LiFePO4-Zellen gilt Folgendes:3,65 Vpro Zelle ist der branchenübliche Maximalwert.Stellen Sie den Wert nicht höher als die Zellenspezifikation ein.— Wird die maximale Ladespannung der Zelle überschritten, führt dies zu einer beschleunigten Degradation und in extremen Fällen zu einem Sicherheitsrisiko.

Ursache 4: Temperaturschutz falsch konfiguriert

In heißen Umgebungen – beispielsweise in schlecht belüfteten Gehäusen, bei sommerlichen Umgebungstemperaturen oder bei starker Entladung während des Ladezyklus – sollte der Akku durch das Batteriemanagementsystem (BMS) geschützt werden.TemperaturDer Überspannungsschutz greift deutlich, bevor er als Schutzfunktion relevant wird. Wenn der Überspannungsschutz bei hohen Temperaturen auslöst, obwohl der Temperaturschutz nicht aktiv ist, sind die Temperaturschwellenwerte wahrscheinlich falsch konfiguriert oder deaktiviert.

Wie kann man bestätigen?

Überprüfen Sie die Temperaturanzeige in der BMS-App während des Ladevorgangs, wenn der Überspannungsschutz (OVP) auslöst. Wenn die Akkutemperatur den vom Zellhersteller empfohlenen Ladebereich (typischerweise unter 45 °C für LiFePO4) erreicht oder überschreitet, sollte der Temperaturschutz – und nicht der Überspannungsschutz – auslösen. Stellen Sie sicher, dass der Hochtemperatur-Ladeschutz aktiviert und innerhalb der Spezifikationen des Zellherstellers eingestellt ist.

So beheben Sie das Problem

Konfigurieren Sie den Hochtemperatur-Ladeschutz so, dass er aktiviert wird, bevor die Zellen eine gefährliche Temperatur erreichen. Verbessern Sie die Gehäusebelüftung. Senken Sie den Überspannungsschutz (OVP) nicht ab, um thermische Probleme zu kompensieren – dadurch wird das eigentliche Problem (Hitze) verschleiert und der Akku weiterhin thermischer Belastung ausgesetzt.

Wie man nach OVP-Auslösungen einen Reset durchführt

Der Überspannungsschutz wird automatisch deaktiviert, wenn die Spannung der auslösenden Zelle unter den OVP-Wiederherstellungsschwellenwert (ein Wert unterhalb des OVP-Auslösepunktes) fällt. Dies geschieht typischerweise, wenn:

Das Ladegerät ist nicht angeschlossen.— Die Zellspannung sinkt mit abnehmender Oberflächenladung.

Eine Last wird kurzzeitig angeschlossen— senkt die Spannung der Hochzelle.

Die BMS-Ausgleichsschaltung leitet Ladung von der Zelle mit der höheren Ladung ab oder überträgt sie.— Die Spannung sinkt.

Versuchen Sie nicht, das BMS manuell zurückzusetzen oder es zu einer höheren Ladeaufnahme zu zwingen. Der Überspannungsschutz (OVP) schützt die Zelle mit der höchsten Spannung vor einer Überschreitung ihrer maximalen Spannung. Beheben Sie die Ursache (Ungleichgewicht, Ladespannung, Schwellenwerteinstellung oder Temperatur) vor dem nächsten Ladevorgang.

Wie DALY Smart BMS bei der Diagnose hilft

Für die korrekte Diagnose einer OVP-Auslösung ist es erforderlich, die Spannung pro Zelle genau im Moment der Auslösung zu sehen – eine Fähigkeit, auf der das DALY Smart BMS basiert.

DerDALY Smart BMSDie App zeigt die Spannungen der einzelnen Zellen in Echtzeit an. Löst der Überspannungsschutz aus, zeigt die App die auslösende Zelle an – so ist die Ursache (eine Zelle mit zu hoher Spannung, alle Zellen gleichzeitig mit zu hoher Spannung oder eine Temperaturanomalie) sofort sichtbar und nicht erst im Nachhinein erkennbar.

Im historischen Ereignisprotokoll werden die auslösende Zelle und die Bedingungen jedes OVP-Ereignisses aufgezeichnet, sodass Sie erkennen können, ob dieselbe Zelle immer wieder auslöst (was auf ein anhaltendes Ungleichgewicht hindeutet) oder ob mehrere Zellen gleichzeitig den OVP-Wert erreichen (was auf ein Problem mit dem Ladegerät oder dem Schwellenwert hindeutet).

Bei Packungen mit anhaltender Drift,Active Balancing-Seriegeht noch einen Schritt weiter: Anstatt Ladung von Zellen mit hohem Ladedruck über Widerstände abzuleiten, wird die Ladung während des gesamten Ladezyklus zwischen den Zellen übertragen, wodurch der Akku ausgerichtet bleibt, bevor eine Zelle in den Überspannungszustand (OVP) gerät.

Häufig gestellte Fragen

Zusammenfassung: Muster → Ursache → Lösung

Für detailliertere Diagnoseinformationen zu verwandten BMS-Problemen konsultieren Sie bitte unsere Leitfäden zuWie man einen Kommunikationsfehler im Gebäudeautomationssystem diagnostiziertUndAktiver vs. passiver Lastausgleich für LiFePO4-Akkus.