Heute ein mehr als überfälliger Blogpost zur korrekten Anschlussbelegung von BMS und Balancer mit den LFP-Zellen. Hierzu bekomme ich täglich Anfragen, da es alles andere als selbsterklärend und teilweise auch wirklich etwas tricky ist. Und gerade hier sollte man keine Fehler machen, da man beim falschen Connecten die Elektronik von BMS und Balancer killen kann.

Deshalb nachfolgend alle relevanten Infos, wie man sein JBD-BMS Typ JBD-AP20S006 inklusive NEEY-Balancer “ordnungsgemäß” mit den Batteriezellen verheiratet – inklusive Anschlussplänen in Farbe UND BUUUNT…

BMS und Active-Balancer direkt an die Zellen anschließen oder doch besser per Adapter?

Bevor wir mit dem Zusammenschließen der Komponenten beginnen, starte ich an dieser Stelle erstmal mit der Aufarbeitung eines kontrovers diskutierten Themas:

Der NEEY-Adapterplatte (Affiliate-Link), über die im meinem Fall alle Komponenten zusammengeführt werden. Also BMS, Active Balancer und Zellen:

Es geht also um abgebildete Adapterplatte, die man zusammen mit dem NEEY-Balancer (alle Infos inkl. Bezugsquellen im Blogpost Operation Hausspeicher – Stückliste und Bezugsquellen *immer aktuelle Links*) kaufen kann und die ich eben konzeptionell dazu nutze, alle Komponenten elektrotechnisch zu verheiraten.

Damit sich der NEEY-Adapter “nahtlos” in das Batteriepackgehäuse einfügt, habe ich Fusion 360 angeschmissen und ein passendes 3D-Druckteil entworfen:

Gedruckt habe ich das Teil dann – wie alle anderen Komponenten für das Batteriepack auch – mit PETG-Filament (Affiliate-Link), welches hitzebeständiger ist als bspw. das normal übliche PLA.

Spannend fand ich das Adapterboard insbesondere auch deswegen, weil an dessen Vorderseite passende Konnektoren vorhanden sind, um alle angeschlossenen Zellanschlusspunkte auch bei geschlossenem Batteriepackgehäuse erreichen zu können.

Das ist einerseits praktisch, um bspw. per Messgerät die Spannungen zu messen, andererseits aber auch um den NEEY-Balancer je nach Lust und Laune an- und wieder abschließen zu können.

Denn den NEEY-Balancer wollte ich quasi ausschließlich initial zwecks Topbalancing (Inhalte folgen bald) anschließen bzw. alle paar Monate mal, um die Zellen erneut im oberen Spannungsbereich “zusammenzuführen”. Aber dann kam es doch anders…

Da ich doch noch ausreichend Platz im Batteriegehäuse finden konnte, habe ich mich kurzerhand dazu entschlossen doch jedem Pack einen separten NEEY-Balancer zu verpassen – um einen “permanenten” Balancer ab 3,45V zuschalten zu können und auch um einfach verschiedene Settings parallel bei den insgesamt sechs Batteriepacks fahren zu können, um die perfekten Einstellungen schneller ausfindig machen zu können.

Und so habe ich kurzerhand passende Halterungen designed und gedruckt, sodass der NEEY-Balancer einfach an der Rückseite der Vorderplatte des Batteriepacks eingeklickt werden kann.

An sich eine super Idee, wie ich immer noch finde – nur eben mit einem designtechnischen Nachteil, an dem sich einige “aufstoßen”:

Nachteil der NEEY-Adapterplatte

Sowohl BMS als auch NEEY-Balancer hängen am NEEY-Adapter. Von dort aus teilen sie sich den weiteren Verbindungsweg hin zu den Zellen. Sofern diese Verbindung mit “schwachbrüstigen” Leitungen unter 1mm2 ausgeführt werden (im Normalfall also) und dann auch noch diese kleinen Schmelzsicherungen (dazu weiter unten weitere Details) eingebaut werden, kommt es zu einem etwas unglücklichen Effekt:

Sobald der NEEY-Balancer mit seiner Arbeit beginnt und bis 4A-Ausgleichsströme über die Leitungen fließen, verändert sich kurz der Widerstand und das BMS kann die Spannung der betroffenen Zellen für einen Moment nicht korrekt ermitteln. Es kommt dabei zu “Spannungssprüngen”, die das BMS 1:1 verarbeitet und dadurch kann es im schlimmsten Fall dazu kommen, dass BMS den Batteriepack trennt, da es eben meint, dass eine Zelle in Unter- bzw. Überspannung läuft.

Diese Spitzen bewegen sich in meinem Fall im Bereich von +/- 200mV. Wenn die Zellen also ab 3,45V gebalanced werden sollen, kann es also durchaus vorkommen, dass das BMS kurzzeitig 3,65V+ misst, was im BMS auch als Abschaltschwelle definiert ist.

Als einfachen Workaround habe ich das Ausschaltdelay auf 10s erhöht. Also erst wenn das BMS für mindestens 10s eine Spannung über 3,65V misst, würde es den Pack trennen. Dieses Delay reicht dann in meinem Fall easy aus, um diese gemessenen Spannungssprünge zu kompensieren. Keine 100%ig coole Lösung, gebe ich zu.

Argumentiert jetzt bitte nicht (wieder), dass das ein Sicherheitsrisiko ist. Wenn es das Gesamtkonzept nicht hergibt, dass das BMS erst mit einer Verzögerung von 10s bei gemessener Über- oder Unterspannung abschaltet, sollte man das Konzept grundlegend überdenken.

Aber wer darauf keine Lust hat, lässt die NEEY-Adapterplatte einfach weg oder führt die Leitungen des NEEY-Balancers einfach nochmal einzeln ohne “Umweg” an die Verbindungspunkte der Zellen. Dann ist dieses Schwankungsphänomen gänzlich gekillt.

Für mich hat die Lösung mit der Adapterplatte aber auch einen Vorteil. Denn anhand der Spannungssprünge des BMS, dessen Spannung ich monitore, sehe ich sofort, dass der NEEY-Balancer korrekt arbeitet und welche Zellen er gerade “in der Kur” hat. Also welche Zelle gerade entladen (Spannungssprung nach unten) bzw. welche Zelle geladen wird (Spannungssprung nach oben).

One more thing – before we start

Das vorweg geschickt, zeige ich nun nachfolgend, wie ich alle Komponenten mit der NEEY-Adapterplatte verbunden habe. Wer die Adapterplatte – wie gesagt – nicht nutzen möchte, lässt sie einfach weg und verbindet BMS und Balancer direkt mit den Zellen. Dazu einfach die Verbindungspunkte mit B1, B2, … der nachfolgenden Abbildungen als Referenz hernehmen und dann sollte die korrekte Verkabelung auch deutlich werden.

Und eins noch: Lasst euch Zeit mit dem Zusammenschließen und kontrolliert alles nochmal – auch per Spannungsmessgerät…

NEEY-Balancer an NEEY-Adapterplatte anschließen

So sehen die Verbindungspunkte aus, die den NEEY-Balancer (Affiliate-Link) mit der NEEY-Adapterplatte konnektieren:

Zoomt ruhig ins Bild rein, damit ihr auch den kleinen Text “B1, B2, … ” erkennen könnt.

Die einzelnen Verbindungspunkte habe ich übrigens an die NEEY-Adapterplatte angelötet und dann mit Schrumpfschlauch isoliert.

Das Vorgehen ist eigentlich “straight forward”: Mit Minus links anfangen und dann mit dem Plus-Leitungen weiter machen, bis man die gewünschte Zellenanzahl (in meinem Fall 18s) erreicht hat (bei 18s sind es mit der Minusleitung bis zu dieser Stelle die ersten 19 Leitungen). Die weiteren Leitungen habe ich dann abgeschnitten. Lediglich die letzte (rote) Leitung benötigt man noch, um den NEEY-Balancer mit “Betriebsspannung” zu versorgen.

Die gezeigte Drahtbrücke hat dabei den Hintergrund, dass die zentrale Plus-Leitung (rote Leitung) des NEEY-Balancers über die B18 (bei 18s-Konfiguration) mit Strom versorgt werden muss, damit er “läuft” (Versorgungsspannung des NEEY). Hier kann man die Drahtbrücke auch mit einem Ein-/Ausschalter erweitern, über den man den NEEY dann easy stromlos schalten kann, sofern er nicht benötigt wird. Das habe ich übrigens erstmal nicht gemacht, da der NEEY im Standby eh weniger als 1W braucht…

Bei 16s (oder anderer) Konfiguration einfach die Hinweise in obigem Schaubild beachten…

JBD-BMS an NEEY-Adapterplatte anschließen

Weiter geht es mit dem JBD-BMS, konkret um das Modell JBD-AP20S006 (Affiliate-Link) (Bezugslinks hier), bei dem die “Anschlussgeschichte” schon etwas tricky ist…

Hier müssen nämlich einige BMS-Adern “zusammengelegt” werden. Alle Details in obiger Abbildung. Weitere Erklärungen erspare ich euch an dieser Stelle bewusst. Verinnerlicht die Logik, was sicher einige Minuten dauert. Kein Stress, lasst euch Zeit – bevor ihr etwas falsch anschließt. Und zur Not lieber doch nochmal per Kommentar nachfragen… Aber schickt mir bitte bitte keine Mails. 😀

Kurze Ergänzung noch zu älteren JBD-BMS-Varianten – konkret des Typs JBD-AP21S002. Hier gibt es eine Ader an den PIN-Connectoren weniger. Entsprechend wird einfach eine Ader weniger aufgelegt an der “Stelle, an der die”Massenzusammenschaltungsstelle” (die vier BMS-Adern, die zusammengelegt werden, sind dann eben nur noch drei BMS-Adern). Ist das verständlich genug formuliert?!…

Sofern es noch unklar ist, lest am besten nochmal meinen Kommentar dazu:

Ja, die neuere Version des BMS hat eine Leitung mehr. Bisschen verwirrend, bis man die Logik mal verinnerlicht hat.

Am besten geht ma so vor, egal ob 16s oder 18s (oder wieviele Zellen auch immer):
Die beiden äußersten Leitungen (beide rot) des 9er Connectors gemeinsam an “Gesamt-Plus” des
Packs. Die gelbe Leitung direkt daneben an den nächsten Zellpol.

Dann erstmal an dieser Stelle stoppen und an der gegenüberliegenden Seite des 14er Connectors starten. Hier die schwarze Leitung an “Gesamt-Minus” des Packs anschließen. Dann die benachbarten Leitungen nach und nach einzeln an die nächsten Zellpole anklemmen.

Am Schluss hat man dann nur noch einen unbelegten Zellpol übrig, aber (je nach Anzahl der Zellen im Pack) sechs Leitungen (16s) bzw. vier Leitungen (18s). Diese “düddelt” man dann einfach zusammen und klemmt sie an diesen letzten noch unbelegten Zellpol. Klingt komisch, ist aber so. 🙈

Hoffe das war einigermaßen verständlich, hab das Vorgehen anfangs auch nicht wirklich kapiert. Werde das hoffentlich bald auch nochmal detailliert mit Bildern im Blog zeigen können.

Man kann auch nochmal freundlich per Chat beim Händler eine Anschlussskizze erbitten – bspw. konkret für 16s. Damit lässt sich das Vorgehen nochmal verifizieren…

Viele Grüße und Erfolg bei der Umsetzung
Jörg

PS: Bei den Anschlüssen besser auf “Nummer Sicher” gehen. Wenn da was nicht passt, raucht das BMS im schlimmsten Fall komplett ab.

Batteriepack (Zellen) an NEEY-Adapterplatte anschließen

Abschließend noch die Anschlussbelegung der Zellen – in meinem Fall eben als 18s-Konfiguration. Bei 16s einfach B17 und B18 weglassen – in der Abbildung gibt es dazu auch noch weitere Infos…

Ich habe mich bei den Anschlusspunkten der Zellen bewusst dazu entschieden die Busbars jeweils mit einem M3-Gewindeloch auszustatten, um die “Balanceleads” separat anschrauben zu können – und eben nicht per M6-Ringkabelschuh mit an den normalen Gewinden fixieren zu müssen. Das sieht dann so aus:

Genutzt habe ich den 3mm Bohrer dieses Gewindebohrerset (Affiliate-Link), wobei ich vorher mit diesem 2,2mm Bohrer (Affiliate-Link) vorgebohrt habe. An die M3 Ringkabelschuhe (Affiliate-Link) habe ich dann jeweils eine 10A-Sicherung gelötet (Aliexpress-Link) und die dort angelöteten Verbindungsleitungen mit klebendem Schrumpfschlauch (Affiliate-Link) isoliert/stabilisiert.

Als mehradrige Verbindungsleitung hab ich die Variante UNITRONIC® LiYY Datenleitung 20X0.75 (externer Link) genutzt. Dabei habe ich den Mantel per Kabelmesser (Affiliate-Link) komplett entfernt, um an die verschiedenfarbigen Aderleitungen zu gelangen. Das fand ich beim Zusammenbau einfach super praktisch, da man so auf einen Blick erkennt, ob die Farben matchen und so minimiert man effektiv triviale Verkabelungsfehler. Zumindest mir hilft sowas immer enorm…

Aus meinem täglichen Leben

Jo, das war es auch schon. Ich hoffe, dass mit diesem Blogpost jetzt endlich alle wiederkehrenden Fragen adressiert werden können, was die Anschlussbelegung angeht.

Aber vermutlich gibt es immer noch offene Fragen – in diesem Fall einfach einen Kommentar hinterlassen. Evtl. kann ich die Inhalte ja doch noch sinnvoll überarbeiten bzw. ergänzen…

Und nochmal kurz abschließend zum NEEY-Balancer. Die App ist zwar bissl crappy, der Balancer an sich aber sowas von genial. Wie ich den NEEY dabei einsetze – insbesondere auch beim initialen Topbalancing der Zellen direkt im Batteriepack ganz ohne zeitaufwändiges Parallelschalten der Zellen – folgt in Kürze.