(Pylontech) US2000 Lithium Battery

Allgemeines

Die Li-ion Batterie von Pylontech wird gerne im Bundle mit den Victron Energy Charger/Inverter angeboten. Worin sich genau die Typen US2000 Plus/B/C unterscheiden habe ich noch nicht herausgefunden.

Die US2000 haben eine Speicherkapazitaet von 2,4 kWh (48V 50Ah).
Die US3000 haben eine Speicherkapazitaet von 3,5 kWh.  3150 Wh (DoD 90%)

Auf der Seite sind zwei Pylontech abgebildet. Angeblich ein altes US2000 und ein neues US2000 B (Plus). Meins sieht aber so aus und gleicht keinem der Varianten so richtig.

Ich besitze einen Pylontech mit der PartNumber: US2000NB05V00101

Es handelt sich mit hoher Wahrscheinlichkeit um einen US2000B Plus. Dies ist wichtig fuer die richtige Wahl des CAN-Bus Kabels. Die Pin-Belegung zwischen US2000 und US2000C bzw. US3000 hat sich geaendert.

Daten

PYLONTECH US2000
Technologie 	Lithium-Eisenphosphat (LiFePo4)
Nennspannung 	48V
Nennkapazität 	50 Ah / 2,4 kWh
Nutzbare Kapazität (90% DoD) 	45Ah / 2,2 kWh
Entladespannungsbereich 	45,0 ... 54,0 V
Ladespannungsbereich 	52,5 ... 54,0 V
Maximaler Entladestrom 	100 A (2C) @ 15s.
Maximaler Ladestrom 	100 A (2C)@ 15s.
Empf. Dauer Entladestrom 	25 A (0.5C)
Empf. Dauer Ladestrom 	25 A (0.5C)
Kommunikation 	RS232, RS485, CAN
Gewicht 	24 kg
Abmessungen 	440 x 410 x 89 mm
Schutzart 	IP20
Temperaturbereich bei Ladung 	+0... +50°C
Temperaturbereich bei Entladung 	-10... +50°C
Temperaturbereich bei Lagerung 	-20... +60°C
Lebensdauer 	über 10 Jahre
Zyklenlebensdauer 	über 6000 bei 90% Entladetiefe
BMS / Überwachung 	integriert in jedem Modul
Garantie 	10 Jahre Garantie
Zertifizierung 	TüV / CE / UN38.8 
Abmessungen（mm） 440*410*89

Innenleben

Das bedeutet, dass im Gehaeuse 15 Einzelzellen in Serie/Reihe geschaltet sind. 15 Zellen zu je 3,2 Volt Nennspannung ergeben 48 Volt Gesamtnennspannung. Wenn jede Zelle wie angegeben 50 Ah an Kapazitaet besitzt ergibt sich die Gesamtkapaztaet zu (3,2 V * 50 Ah * 15 Stueck) zu 2400 Wh. 15 Zellen sind insofern unguenstig, dass sie sich nicht mit "16ern" parallel betreiben lassen. Die 15 "Stück" sind auf 3 Pakete aufgeteilt. (NB: Eigentlich sind es nicht 15 sondern 30 s.u.) Beim Selbstbau (DiY) wuerde ich 16ern bevorzugen, nicht zuletzt da beim Ali oft 16er-Zellenpakete angeboten werden.

Bei einer Zellenkapazitaet von 50 Ah ergibt sich C zu 50 A. Somit sind 0.1C = 5 A, 0.5C = 25 A und 2C = 100 A wie oben benutzt.

In einem Pylontech US2000(B) befinden sich 3 von Pylontech selbst konfektionierte Einheiten (Packs) zu je 10 Zellen sogenannten Beutelzellen (https://de.wikipedia.org/wiki/Pouch-Zelle). Im Pack sind 5 Zellen in Reihe und jeweils 2 parallel (5S2P). Der Aufdruck 20 V erschlieszt sich mir nicht so recht. Jedes Paket haette somit eine Nominalspannung von 16 Volt.

Warum der Balancer Ansschlusz 10 Pole besitzt kann ich so auch nicht nachvollziehen. Ich haette bei 5S 6 Pins erwartet. Wenn mir jemand eine defekte Pylontech-Batterie zur Verfuegung stellt werde ich es herausfinden.

LiIon/LiPo/LiFePO4 Zellen

Fuer den der sich schon mit Li-Ion oder LiPos (im Modellbau sehr verbreitet) auskennt.

Vergleich Li-Ion/LiPo und LiFePO4 (LFP)
	Li-Ion/LiPo	LiFePO	US2000 (Werte mal 15)
Nennspannung	3,6 V - 3,7 V	3,2 V	51,2 V (48 V - 54,4 V)
Ladeschlussspannung	4,2 V - 4,22 V	3,5 - 3,65 V (Herstellerabhängig)	56 V - 58,4V
Entladeschlussspannung	2,5 V - 3,0 V	2,0 V - 2,8 V (Herstellerabhängig)	32 V - 44,8 V
Initialladung		3,8 - 4,0 V (Herstellerabhängig)	60 V - 64 V

Spannungsbereich: 3V - 3,4V pro Zelle

Eine Schutzabschaltung greift in der Regel bei ca. 3,8 V (60 V bei US2000).

Leicht reduzierte Ladeschlussspannungen (3,4–3,5 V) und verringerte Entladetiefen wirken sich positiv auf die nutzbare Zyklenanzahl und damit die Lebensdauer aus. 

Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator

[1]

Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Zellen mit Lithium-Cobalt(III)-oxid (LiCoO2) wird bei der chemischen Reaktion kein Sauerstoff freigesetzt. Dieser kann bei Lithium-Ionen-Akkumulatoren mit Lithium-Cobaltoxid-Kathoden zum thermischen Durchgehen führen, was unter ungünstigen Bedingungen zum selbstständigen Entflammen der Zelle führt. 

Die Energiedichte von Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulatoren liegt bei 90 Wh/kg bis 110 Wh/kg.

Allerdings wird der Ersatz anderer Lithium-Ionen-Akkutechnologien bzw. die Umstellung dieser auf LiFePO4-Akkus durch die abweichende typische Zellenspannung von 3,2–3,3 V eher erschwert (3,6 V beim Lithium-Ionen-Akku auf Cobalt-Basis, 3,7 V beim Lithium-Polymer-Akku). Bereits vorhandene Batteriemanagementsysteme, Balancer und Ladegeräte für die Anwendung bei Lithium-Ionen-Akkus auf Cobalt-Basis lassen sich nur selten auf LiFePO4-Akku umkonfigurieren.

CC/CV Ladeverfahren:

Bei diesem Ladeverfahren werden die Akkus zuerst mit einem konstanten Strom geladen. Dadurch wird der Ladestrom begrenzt und es wird in der Anfangsphase ein zu hoher Ladestrom vermieden. Die Ladung mit konstantem Strom erfolgt solange bis die Ladeschlussspannung erreicht ist. Dieser Wert wird bei etwa 70 % bis 80 % der Nennkapazität erreicht. Anschließend wird mit konstanter Spannung weitergeladen wodurch die Ladeschlussspannung nicht überschritten werden kann. Mit steigender Ladung verringert sich der Ladestrom.

Empfohlene Ladestroeme
8-19 Ah	2 A
20-49 Ah	4 A
50 - 99 Ah	10 A
100 - 199 Ah	20 A
>200 Ah	40 A

Ein 10 Ah Akku ist mit einem 2 A (1/5 C = 0,2C) Ladegerät in etwas über 5 Stunden voll geladen.

Prinzipiell können Sie einen LiFePO4-Akku aber auch locker mit 1 C laden. Das heißt, einen 10 Ah Akku mit 10 A Ladestrom. Der Akku ist dann in einer Stunde voll. Dieses schnelle Laden erzeugt in den Zellen jedoch Wärme, welche der Lebensdauer abträglich ist.

Unterschiedliche Varianten

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

Test-Verbindung CAN-Bus Linux-PC

US2000 CAN Mitschnitt

 1 worker:~ # ip link set can0 down
 2 worker:~ # ip link set can0 up type can bitrate 500000
 3 worker:~ # ip link set can0 up
 4 worker:~ # candump can0
 5   can0  359   [7]  00 00 00 00 01 50 4E
 6   can0  351   [8]  14 02 FA 00 FA 00 C2 01
 7   can0  355   [4]  32 00 64 00
 8   can0  356   [6]  44 13 00 00 B7 00
 9   can0  35C   [2]  C0 00
10   can0  35E   [8]  50 59 4C 4F 4E 20 20 20
11   can0  359   [7]  00 00 00 00 01 50 4E
12   can0  351   [8]  14 02 FA 00 FA 00 C2 01
13   can0  355   [4]  32 00 64 00
14   can0  356   [6]  44 13 00 00 B7 00
15   can0  35C   [2]  C0 00
16   can0  35E   [8]  50 59 4C 4F 4E 20 20 20
17   can0  359   [7]  00 00 00 00 01 50 4E
18   can0  351   [8]  14 02 FA 00 FA 00 C2 01
19   can0  355   [4]  32 00 64 00
20   can0  356   [6]  44 13 00 00 B7 00
21   can0  35C   [2]  C0 00
22   can0  35E   [8]  50 59 4C 4F 4E 20 20 20
23   can0  359   [7]  00 00 00 00 01 50 4E
24   can0  351   [8]  14 02 FA 00 FA 00 C2 01
25   can0  355   [4]  32 00 64 00
26   can0  356   [6]  44 13 00 00 B7 00
27   can0  35C   [2]  C0 00
28   can0  35E   [8]  50 59 4C 4F 4E 20 20 20
29   can0  359   [7]  00 00 00 00 01 50 4E
30   can0  351   [8]  14 02 FA 00 FA 00 C2 01
31   can0  355   [4]  32 00 64 00
32   can0  356   [6]  44 13 00 00 B7 00
33   can0  35C   [2]  C0 00
34   can0  35E   [8]  50 59 4C 4F 4E 20 20 20
35   can0  359   [7]  00 00 00 00 01 50 4E
36   can0  351   [8]  14 02 FA 00 FA 00 C2 01
37   can0  355   [4]  32 00 64 00
38   can0  356   [6]  44 13 00 00 B7 00
39   can0  35C   [2]  C0 00
40   can0  35E   [8]  50 59 4C 4F 4E 20 20 20
41   can0  359   [7]  00 00 00 00 01 50 4E
42   can0  351   [8]  14 02 FA 00 FA 00 C2 01
43   can0  355   [4]  32 00 64 00
44   can0  356   [6]  44 13 00 00 B7 00
45   can0  35C   [2]  C0 00
46   can0  35E   [8]  50 59 4C 4F 4E 20 20 20

Es handelt sich wohl um einen Standard-Frame. Die Kommunikationsrate sind 500 kbps und der Sendezyklus ist eine Sekunde. Der Laderegler sollte mit 0x305:00-00-00-00-00-00-00-00 antworten. Ich habe noch nicht getestet was passiert wenn er nicht antwortet.

Jetzt geht es darum die Daten zu interpretieren.

Einen Hinweis darauf habe ich hier gefunden.

CAN-BUS Mitschnitt
CAN-ID	Byteanzahl	Mitschnit	Bedeutung (EN)	Bedeutung DE)	Interpretation
0x351	[8]	14 02 FA 00 FA 00 C2 01	Battery voltage + current limits	Akku Ladespannung und Stromgrenzen fuer Laden und Entladen	siehe Folgetabelle CAN-ID 0x351
0x355	[4]	32 00 64 00	State of Health (SOH) / State of Charge (SOC)	Akku "Gesundheits"-Zustand und Ladezustand	siehe Folgetabelle CAN-ID 0x355
0x356	[6]	44 13 00 00 B7 00	Voltage / Current / Temp	Akkustatus: Spannung, Strom, Temperatur	siehe Folgetabelle CAN-ID 0x356
0x35C	[2]	C0 00	Battery charge request flags	3 Flags (Anfrage/Anforderung) zu Laden und Entladen	siehe Folgetabelle CAN-ID 0x35C
0x35E	[8]	50 59 4C 4F 4E 20 20 20	Manufacturer name	Herstellername in ASCII	“PYLON “
0x359	[7]	00 00 00 00 01 50 4E	Protection & Alarm flags	Schutz und Alarm Flags	siehe Folgetabelle CAN-ID 0x359

CAN-ID 0x351 (8 Bytes; Byte 7 und 8 nicht dokumentiert\!\!\!)
	Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0
Byte 1	Akku Ladespannung (Datentyp: 16 Bit unsigned integer; Byte-Order: Little Endian; Korrekturfaktor: 0,1; Einheit: Volt)
Byte 2
Byte 3	Akku Ladestrombegrenzung (Datentyp: 16 Bit signed integer, Zweierkomplement; Byte-Order: Little Endian; Korrekturfaktor: 0,1; Einheit: Ampere)
Byte 4
Byte 5	Akku Entladestrombegrenzung (Datentyp: 16 Bit signed integer, Zweierkomplement; Byte-Order: Little Endian; Korrekturfaktor: 0,1; Einheit: Ampere)
Byte 6
Byte 7	???
Byte 8

CAN-ID 0x355 (4 Bytes)
	Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0
Byte 1	Akku Ladezustand (SOC) (Datentyp: 16 Bit unsigned integer; Byte-Order: Little Endian; Korrekturfaktor: 1; Einheit: Prozent)
Byte 2
Byte 3	Akku Betriebszustand (SOH) (Datentyp: 16 Bit unsigned integer; Byte-Order: Little Endian; Korrekturfaktor: 1; Einheit: Prozent)
Byte 4

CAN-ID 0x356 (6 Bytes)
	Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0
Byte 1	Akku Spannung (Datentyp: 16 Bit signed integer, Zweierkomplement; Byte-Order: Little Endian; Korrekturfaktor: 0,01; Einheit: Volt)
Byte 2
Byte 3	Akku Strom (Datentyp: 16 Bit signed integer, Zweierkomplement; Byte-Order: Little Endian; Korrekturfaktor: 0,1; Einheit: Ampere)
Byte 4
Byte 5	Akku Temperatur (Datentyp: 16 Bit signed integer, Zweierkomplement; Byte-Order: Little Endian; Korrekturfaktor: 0,1; Einheit: Grad Celsius)
Byte 6

CAN-ID 0x359 (7 Bytes)
	Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0
Byte 1	Ueberstrom (Entladung)			Untertemperatur	Uebertemperatur	Unterspannung	Uebertemperatur(Ueberspannung?)		Alarm
Byte 2					BMS intern			Ueberstrom (Ladung)
Byte 3	Hoher Strom (Entladung)			Niedrige Temperatur	Hohe Temperatur	Niedrige Spannung	Hohe Spannung		Warnung
Byte 4					BMS intern			Hoher Strom (Ladung)
Byte 5	Akkupack-Nummer (Datentyp: 8 Bit unsigned Character)
Byte 6	'P' (0x50)
Byte 7	'N' (0x4E)

CAN-ID 0x35C (2 Bytes)
	Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0
Byte 1	Laden eingeschaltet	Entladen eingeschaltet	Sofortladung
Byte 2

CAN-ID 0x35E
	Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0
Byte 1	'P' (0x50)
Byte 2	'Y' (0x59)
Byte 3	'L' (0x4C)
Byte 4	'O' (0x4F)
Byte 5	'N' (0x4E)
Byte 6	' ' (0x20)
Byte 7	' ' (0x20)
Byte 8	' ' (0x20)

Verbindung zum VE

Die Kabel sind vermutlich nur fuer die C-Variante. SO wie es aussieht kann man die an den weißen Kunststoff RJ45-Buchesen erkennen. Die alten (Plus und B) Varianten hatten silberfarbenene Blech-RJ45 Buchsen.

Kabel 1 WI0SCAN30RJ1 1~3 NA 4-8 PIN-PIN (blaue Faehnchen)
Kabel 2 WI0SCAN35RJ3 (silberne Faehnchen)

Pylontech CAN zur Ausgabe von Batterieinformationen (Pinbelegung: 1-x, 2-GND, 3-x, 4-CANH, 5-CANL, 6-x, 7-x, 8-x) VE.Can Pin 3 - Ground, Pin 8 Low, Pin 7 High.

The battery with the empty link port 0 is the master battery. You must use the VE.Can to CAN-bus BMS type B Cable, part number ASS030720018 for connection with US2000/US3000/UP2500; and VE.Can to CAN-bus BMS type A Cable, part number ASS030710018 for connection with US2000C/US3000C/UP5000/Force-L, you cannot use the cable supplied by Pylontech.

Batterie Ladekabel

Das Pylontech Batteriekabelset enthält 2 x 2 Meter Kabel (Plus/Minus) mit je einem Querschnitt von 25mm² sowie einem Datenkabel mit 2 RJ45 Steckern. Sie benötigen es um die Batterien von Pylontech US2000B Plus mit dem Wechselrichter zu verbinden. Anschlüsse: 2 x Amphenol (Pylontech) 2 x M8 Ringkabelschuh.

Das Pylontech Batterieanschlusskabelset (MPN BW0US3000BAL0002) beinhaltet 2 x 2 Meter Kabel (Plus/Minus) mit je einem Querschnitt von 25mm² und ein CAN-Datenkabel mit RJ45 Steckern beidseitig.Das Set wird benötigt um die Batterien von Pylontech mit einem Wechselrichter zu verbinden.

2m Kabel Plus mit M8 Ringkabelschuh- und Amphenolanschluss (Pylontech)
2m Kabel Minus mit M8 Ringkabelschuh- und Amphenolanschluss (Pylontech) 

For 48V Pylontech, the cable is AWG 4 (=21mm2) and the terminals are Amphenol SurLok Plus.

In the battery module itself, there's even a temperature sensor sealed in the every terminal.

Schaltfolgen

ABSCHALTEN

- Pylon: 5 sec. die Taste drücken bis der Speicher die interne Sicherung schmeißt

- Sicherungstrenner vom AC-Netz zum WR abschalten

- WR (Gen24) DC-Trennschalter (Gehäuseschalter) rausnehmen.

ZUSCHALTEN

- Pylon einschalten (Gerätesicherung ein, dann Taster kurz drücken)

- WR DC-Trennschalter einschalten

- Sicherungstrenner AC-Netz zum Wechselrichter wieder einschalten.

Ein warnender Hinweis zur Stromversorgung über den AC-Out-Anschluss eines VE.Bus-Inverter, Multi oder Quattro: Wenn Sie das Cerbo GX von einem an den AC-Out-Port eines beliebigen VE.Bus-Produktes (Inverter, Multi oder Quattro) angeschlossenen Netzteil mit Strom versorgen, tritt nach dem Abschalten der VE.Bus-Produkte aus irgendeinem Grund (nach einem Betriebsfehler oder während eines Schwarzstarts) ein Deadlock auf. Die VE.Bus-Geräte booten nicht, bis das Cerbo GX Strom hat, aber das Cerbo GX bootet nicht, bis es Strom hat. Dieser Deadlock kann durch kurzes Herausziehen des Cerbo GX VE.Bus-Kabels korrigiert werden, an dem Sie beobachten werden, dass die VE.Bus-Produkte sofort mit dem Hochfahren beginnen.

Reihenfolge: Egal ob einschalten oder ausschalten, die Netzstelle des Ladegerätes muss/sollte getrennt sein bevor man die Batterie/Akku trennt. Das heißt fuer den Pylontech abgeleitet: Pylontech an, dann WR an oder WR aus, dann Pylon aus.

Links

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