Uppgradering av batterilåda – BMS, Class-T säkring och förbättrad installation

Batteriet har fungerat bra ända sedan det byggdes, men genom åren har idéer om förbättringar dykt upp. I vintras kopplade jag därför loss batteriet, plockade ur alla celler och tog hem lådan tillsammans med två celler. Själva cellerna har fungerat klanderfritt, men nu var det dags att stuva om i lådan, förbättra och optimera.

Gamla och nya hål

Till att börja med rev jag ur all inredning såsom BMS, säkring, brytare och mätshunt. Därefter pluggade jag igen de gamla hålen för anslutningskablar och brytare genom att plasta fast pluggar utsågade med hålsåg och sedan laminera över med glasfiber. Därefter spacklades alla ojämnheter och hela lådan målades om.

Brytare

Även om batteriets BMS gör ett utmärkt jobb kan det uppstå situationer där man behöver koppla förbi den, till exempel i ett nödläge där det inte spelar någon roll om cellerna skadas.

I ett sådant scenario vill man kunna koppla förbi BMS:en utan att behöva ansluta via telefon över Bluetooth.

För att lösa detta monterade jag en trelägesbrytare:

• Ett läge för normal drift där all ström går genom BMS:en
• Ett läge där BMS:en förbikopplas och strömmen går direkt

BMS:en förblir strömsatt i förbikopplat läge och kan fortfarande övervaka cellerna, men inte reglera strömmen.

Vid demontering av den gamla brytaren noterade jag dessutom att den inte var klassad för 48 V. Den ersattes därför med en kraftigare variant från BEP, klassad för 48 V och 400 A kontinuerlig ström.

Säkring

När jag började bygga elsystemet dimensionerade jag en huvudsäkring på 300 A. Utgångspunkten var att i ett nödläge kunna köra motorn på full effekt, det vill säga cirka 13 kW upptagen effekt, även vid låg batterispänning. Vid 13 kW och 300 A motsvarar detta en batterispänning på cirka 43,3 V.

Valet föll då på säkringar av typen Megafuse – prisvärda och lättillgängliga, och snarlika ANL-säkringar.

Med mer kunskap i efterhand framstår dock detta som en svag punkt. Även om exakta data saknas för kortslutningsströmmen i dessa celler går det att uppskatta med Ohms lag. Med en cellspänning på 3,2 V och en intern resistans på 0,1–0,3 mΩ, samt antagandet att spänningen sjunker till 2,2 V vid kortslutning, hamnar strömmen i storleksordningen 7–22 kA.

Det innebär en risk att en Megafuse inte bryter strömmen korrekt, utan att smältelementet övergår till plasma utan att kretsen bryts.

För att säkert kunna bryta så höga strömmar krävs en så kallad Class-T-säkring, typad för upp till 20 kA DC. De är betydligt dyrare (cirka 600 kr), men i detta fall är det en rimlig kostnad för ökad säkerhet.

BMS

Monteringen av BMS:en har tidigare inte varit optimal. Vid två tillfällen har kontakten för balanseringskablarna hamnat snett, vilket lett till att anslutningen till cell 16 förlorats.

BMS:en flyttades därför till sidan av lådan och monterades i ett specialtillverkat fäste i glasfiber. Kablarna till cellerna ansluts nu uppifrån istället för underifrån och BMS:en sitter dessutom närmare cellerna.

Kablar & Batteripoler

I den tidigare versionen användes 70 mm² kabel mellan shunt, säkring, BMS och brytare. Även om dessa mångtrådiga kablar är relativt flexibla blir de svårhanterliga i korta längder och ger en stel installation.

Genom att istället använda förtennade kopparstänger, som bockas och isoleras med krympslang, kan ledningarna dras längs kanterna för en mer kompakt och robust installation. Stängerna har dimensionen 3 × 25 mm, vilket dessutom ger större tvärsnitt än tidigare lösning.

Istället för att dra in båtens kablar i batterilådan monterades två genomgående polskruvar. Det gör installationen ombord enklare, i och med att anslutning sker direkt på utsidan av batteriet.

Datakablar & Deutsch-kontakter

Shunten, som sitter inuti batterilådan, var tidigare ansluten med en lång och tunn 6-polig kabel med RJ12-kontakter, vilket lämnar utrymme för förbättring. Med en 

Samtidigt drogs en RS485-kabel från BMS:en. Den möjliggör styrning av laddningen via Multiplus, något som länge funnits med på planeringslistan.

Genom att avsluta både shuntkabeln och datakabeln från BMS:en med panelmonterade Deutsch-kontakter blir installationen ombord betydligt mer robust och lättservad.