前回、２４Ｖシステムに同じ７．２ｋＷｈのバッテリーを並列で増設しましたが、各バッテリーの充電にばらつきがでるため、思い切って４８Ｖシステムに変更することにしました。
⇒前回記事：「車庫屋根ソーラー発電システム５４（LiFePO4バッテリー容量拡張）」
２０２４年３月１０日（日） ４８Ｖシステムへの変更
以下の構成変更だけで４８Ｖシステムに変更することが可能です。
１．２４Ｖバッテリー並列⇒直列変更、ソーラーパネルの一部並列⇒直列変更
２．充放電コントローラの設定変更（２４Ｖ⇒４８Ｖ設定）
３．２４Ｖ⇒４８Ｖインバータへの入替
ちょうどヤフオクでサーバ用途の４８Ｖインバータが２台「即決」で出ていたので落札しました。新品希望小売価格の２０分の１以下で７千円／台くらいだったので、かなりお得でした。
【充放電コントローラの設定変更】
【２４Ｖバッテリー直列変更、ソーラーパネル一部直列変更、インバータ入替】
構成変更前（２４Ｖバッテリー並列）
構成変更後（２４Ｖバッテリー直列変更、ソーラーパネル一部直列変更、インバータ入替）
100Wソーラーパネルの電圧が足りないので直列化しました。
４８ＶインバータにＵＰＳ並みのＡＣ自動切替機能があり、ＡＣ自動切替器が不要になりました。
４８Ｖシステムをしばらく運用してみると、バッテリーのアクティブバランサーが２台で独立して動作していることから２台のバッテリー間でバランスが取れないことが判明しました。２台の２４Ｖバッテリーを４８Ｖバッテリーとして１台に統合する構成変更の必要があるようです。
２０２４年３月２０日（水） バッテリーの４８Ｖ化変更
２台の２４Ｖバッテリーを４８Ｖバッテリーに構成変更するにあたって以下の部品を入手。
１．ＳｍａｒｔＢＭＳ（LiFePO4、１６セル、定格電流最大２００Ａ）
⇒前回のバッテリー増設時に８セル～２１セル対応可能な、LiFePO4用ＢＭＳをAliExpressで入手済、現在はちょっと値上り
２．アクティブバランサ（LiFePO4、１６セル、バランス電流最大１０Ａ）
⇒４セル～１７セル対応可能な、LiFePO4／リチウム両対応のバランサをAliExpressで新たに入手
筐体はそのままですので、片方の筐体にＳｍａｒｔＢＭＳとアクティブバランサを実装して、もう片方の筐体に配線します。アクティブバランサはバランス動作時に発熱するので筐体の外側に設置してます。
構成変更後（バッテリーの４８Ｖ化）
ＳｍａｒｔＢＭＳ設定の赤囲み部分をデフォルトから調整しました。
「NTC3」の無効化については、温度計は３つも要らないな・・・というのとプロセス改造に盛り込むのがちょっと面倒だったのが理由ですが、温度計を従来と同じ２つにすることでこのＢＭＳで以前スパイク状に発生していた電圧の異常値が出なくなりました。
動作確認。
【計測システムの変更】
ＳｍａｒｔＢＭＳがバッテリーの４８Ｖ化で変わりますので計測システムの大幅な変更が必要です。変更内容としては以下の通り
１．bms-shedプロセスを８セルから１６セルに改造
２．Grafana画面の１６セル表示への変更
変更前
変更後
幸い、ソースコードの赤字部分を追加するだけで済みました。
ーー
ーー
変更後のGrafana画面。16セル横に一列並ぶと壮観です。
【１２Vシステムの２４Ｖシステム化】
２４Ｖシステムで使っていたインバータを活用するため、１２Ｖシステムを２４Ｖシステム化しました。以下の対応のみです。
１．鉛バッテリーを並列から直列に変更
２．充放電コントローラの設定変更（１２Ｖ⇒２４Ｖ変更）
変更前
変更後
⇒前回記事：「車庫屋根ソーラー発電システム５４（LiFePO4バッテリー容量拡張）」
２０２４年３月１０日（日） ４８Ｖシステムへの変更
以下の構成変更だけで４８Ｖシステムに変更することが可能です。
１．２４Ｖバッテリー並列⇒直列変更、ソーラーパネルの一部並列⇒直列変更
２．充放電コントローラの設定変更（２４Ｖ⇒４８Ｖ設定）
３．２４Ｖ⇒４８Ｖインバータへの入替
ちょうどヤフオクでサーバ用途の４８Ｖインバータが２台「即決」で出ていたので落札しました。新品希望小売価格の２０分の１以下で７千円／台くらいだったので、かなりお得でした。
【充放電コントローラの設定変更】
【２４Ｖバッテリー直列変更、ソーラーパネル一部直列変更、インバータ入替】
構成変更前（２４Ｖバッテリー並列）
構成変更後（２４Ｖバッテリー直列変更、ソーラーパネル一部直列変更、インバータ入替）
100Wソーラーパネルの電圧が足りないので直列化しました。
４８ＶインバータにＵＰＳ並みのＡＣ自動切替機能があり、ＡＣ自動切替器が不要になりました。
４８Ｖシステムをしばらく運用してみると、バッテリーのアクティブバランサーが２台で独立して動作していることから２台のバッテリー間でバランスが取れないことが判明しました。２台の２４Ｖバッテリーを４８Ｖバッテリーとして１台に統合する構成変更の必要があるようです。
２０２４年３月２０日（水） バッテリーの４８Ｖ化変更
２台の２４Ｖバッテリーを４８Ｖバッテリーに構成変更するにあたって以下の部品を入手。
１．ＳｍａｒｔＢＭＳ（LiFePO4、１６セル、定格電流最大２００Ａ）
⇒前回のバッテリー増設時に８セル～２１セル対応可能な、LiFePO4用ＢＭＳをAliExpressで入手済、現在はちょっと値上り
２．アクティブバランサ（LiFePO4、１６セル、バランス電流最大１０Ａ）
⇒４セル～１７セル対応可能な、LiFePO4／リチウム両対応のバランサをAliExpressで新たに入手
筐体はそのままですので、片方の筐体にＳｍａｒｔＢＭＳとアクティブバランサを実装して、もう片方の筐体に配線します。アクティブバランサはバランス動作時に発熱するので筐体の外側に設置してます。
構成変更後（バッテリーの４８Ｖ化）
ＳｍａｒｔＢＭＳ設定の赤囲み部分をデフォルトから調整しました。
「NTC3」の無効化については、温度計は３つも要らないな・・・というのとプロセス改造に盛り込むのがちょっと面倒だったのが理由ですが、温度計を従来と同じ２つにすることでこのＢＭＳで以前スパイク状に発生していた電圧の異常値が出なくなりました。
動作確認。
【計測システムの変更】
ＳｍａｒｔＢＭＳがバッテリーの４８Ｖ化で変わりますので計測システムの大幅な変更が必要です。変更内容としては以下の通り
１．bms-shedプロセスを８セルから１６セルに改造
２．Grafana画面の１６セル表示への変更
変更前
変更後
幸い、ソースコードの赤字部分を追加するだけで済みました。
ーー
#!/usr/bin/python3
import gatt
import json
import datetime
import sys
import time
import click
from time import gmtime, strftime
#from prometheus_client import Gauge, start_http_server, Enum
from prometheus_client import Gauge, start_http_server
global data
#data = [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0]
data = {}
manager = gatt.DeviceManager(adapter_name='hci0')
class AnyDevice(gatt.Device):
def __init__(self, **kwargs):
super().__init__(**kwargs)
def connect_succeeded(self):
super().connect_succeeded()
def connect_failed(self, error):
super().connect_failed(error)
print("[%s] Connection failed: %s" % (self.mac_address, str(error)))
exit(1)
def disconnect_succeeded(self):
super().disconnect_succeeded()
def services_resolved(self):
super().services_resolved()
device_information_service = next(
s for s in self.services
if s.uuid == '0000ff00-0000-1000-8000-00805f9b34fb')
self.bms_read_characteristic = next(
c for c in device_information_service.characteristics
if c.uuid == '0000ff01-0000-1000-8000-00805f9b34fb')
self.bms_write_characteristic = next(
c for c in device_information_service.characteristics
if c.uuid == '0000ff02-0000-1000-8000-00805f9b34fb')
print("BMS found")
self.bms_read_characteristic.enable_notifications()
def characteristic_enable_notifications_succeeded(self, characteristic):
super().characteristic_enable_notifications_succeeded(characteristic)
print("BMS request generic data")
self.response=bytearray()
self.rawdat={}
self.get_voltages=False
self.bms_write_characteristic.write_value(bytes([0xDD,0xA5,0x03,0x00,0xFF,0xFD,0x77]));
def characteristic_enable_notifications_failed(self, characteristic, error):
super.characteristic_enable_notifications_failed(characteristic, error)
print("BMS notification failed:",error)
def characteristic_value_updated(self, characteristic, value):
print("BMS answering")
self.response+=value
if (self.response.endswith(b'w')):
print("BMS answer:", self.response.hex())
self.response=self.response[4:]
if (self.get_voltages):
packVolts=0
for i in range(int(len(self.response)/2)-1):
cell=int.from_bytes(self.response[i*2:i*2+2], byteorder = 'big')/1000
self.rawdat['V{0:0=2}'.format(i+1)]=cell
packVolts+=cell
# + self.rawdat['V{0:0=2}'.format(i)]
self.rawdat['Vbat']=packVolts
self.rawdat['P']=round(self.rawdat['Vbat']*self.rawdat['Ibat'], 1)
data['Ah_percent'] = self.rawdat['Ah_percent']
data['Ah_remaining'] = self.rawdat['Ah_remaining']
data['Ah_full'] = self.rawdat['Ah_full']
data['P'] = self.rawdat['P']
data['Vbat'] = self.rawdat['Vbat']
data['Ibat'] = self.rawdat['Ibat']
data['T1'] = self.rawdat['T1']
data['Cycles'] = self.rawdat['Cycles']
data['T2'] = self.rawdat['T2']
data['V01'] = self.rawdat['V01']
data['V02'] = self.rawdat['V02']
data['V03'] = self.rawdat['V03']
data['V04'] = self.rawdat['V04']
data['V05'] = self.rawdat['V05']
data['V06'] = self.rawdat['V06']
data['V07'] = self.rawdat['V07']
data['V08'] = self.rawdat['V08']
data['V09'] = self.rawdat['V09']
data['V10'] = self.rawdat['V10']
data['V11'] = self.rawdat['V11']
data['V12'] = self.rawdat['V12']
data['V13'] = self.rawdat['V13']
data['V14'] = self.rawdat['V14']
data['V15'] = self.rawdat['V15']
data['V16'] = self.rawdat['V16']
data['Bal'] = self.rawdat['Bal']
data['State'] = self.rawdat['State']
data['FET_St'] = self.rawdat['FET_St']
self.manager.stop()
else:
self.rawdat['packV']=int.from_bytes(self.response[0:2], byteorder = 'big',signed=True)/100.0
self.rawdat['Ibat']=int.from_bytes(self.response[2:4], byteorder = 'big',signed=True)/100.0
self.rawdat['Ah_remaining']=int.from_bytes(self.response[4:6], byteorder='big', signed=True)/100
self.rawdat['Ah_full']=int.from_bytes(self.response[6:8], byteorder='big', signed=True)/100
self.rawdat['Cycles']=int.from_bytes(self.response[8:10], byteorder='big', signed=True)
self.rawdat['Bal']=int.from_bytes(self.response[12:14],byteorder = 'big',signed=False)
self.rawdat['State']=int.from_bytes(self.response[16:18], byteorder = 'big',signed=False)
self.rawdat['FET_St']=int.from_bytes(self.response[20:21], byteorder = 'big',signed=False)
self.rawdat['Ah_percent']=round(self.rawdat['Ah_remaining'] / self.rawdat['Ah_full'] * 100, 2)
for i in range(int.from_bytes(self.response[22:23],'big')): # read temperatures
self.rawdat['T{0:0=1}'.format(i+1)]=(int.from_bytes(self.response[23+i*2:i*2+25],'big')-2731)/10
print("BMS request voltages")
self.get_voltages=True
self.response=bytearray()
self.bms_write_characteristic.write_value(bytes([0xDD,0xA5,0x04,0x00,0xFF,0xFC,0x77]));
def characteristic_write_value_failed(self, characteristic, error):
pass
class Metrics():
def __init__(self):
self.last_update_gauge = Gauge('bms_last_update', 'Metrics of last update')
self.ah_percent_gauge = Gauge('bms_ah_percent', 'Metrics of percent of capacity')
self.ah_remaining_gauge = Gauge('bms_ah_remaining', 'Metrics of remaining capcity')
self.ah_full_gauge = Gauge('bms_ah_full', 'Metrics of full capacity')
self.power_gauge = Gauge('bms_power', 'Metrics of power')
self.voltage_gauge = Gauge('bms_voltage', 'Metrics of voltage')
self.current_gauge = Gauge('bms_current', 'Metrics of current')
self.temperature_gauge = Gauge('bms_temperature', 'Metrics of temperature')
self.cycles_gauge = Gauge('bms_cycles', 'Metrics of cycles')
# self.mode_enum = Enum('bms_mode', 'Metrics of mode', states=['discharging', 'charging'])
self.time_left = Gauge('bms_time_left', 'Metrics of time to charge/discharge', ['mode'])
self.temperature2_gauge = Gauge('bms_temperature2', 'Metrics of temperature2')
self.voltage01_gauge = Gauge('bms_voltage01', 'Metrics of voltage01')
self.voltage02_gauge = Gauge('bms_voltage02', 'Metrics of voltage02')
self.voltage03_gauge = Gauge('bms_voltage03', 'Metrics of voltage03')
self.voltage04_gauge = Gauge('bms_voltage04', 'Metrics of voltage04')
self.voltage05_gauge = Gauge('bms_voltage05', 'Metrics of voltage05')
self.voltage06_gauge = Gauge('bms_voltage06', 'Metrics of voltage06')
self.voltage07_gauge = Gauge('bms_voltage07', 'Metrics of voltage07')
self.voltage08_gauge = Gauge('bms_voltage08', 'Metrics of voltage08')
self.voltage09_gauge = Gauge('bms_voltage09', 'Metrics of voltage09')
self.voltage10_gauge = Gauge('bms_voltage10', 'Metrics of voltage10')
self.voltage11_gauge = Gauge('bms_voltage11', 'Metrics of voltage11')
self.voltage12_gauge = Gauge('bms_voltage12', 'Metrics of voltage12')
self.voltage13_gauge = Gauge('bms_voltage13', 'Metrics of voltage13')
self.voltage14_gauge = Gauge('bms_voltage14', 'Metrics of voltage14')
self.voltage15_gauge = Gauge('bms_voltage15', 'Metrics of voltage15')
self.voltage16_gauge = Gauge('bms_voltage16', 'Metrics of voltage16')
#self.bal_gauge = Gauge('bms_bal', 'Metrics of bal')
self.bal_status = Gauge('bms_balance_status', 'Metrics of balance status', ['cell'])
self.bms_state = Gauge('bms_state', 'Metrics of bms state', ['state'])
self.bms_fetst = Gauge('bms_fetst', 'Metrics of bms fetst', ['fetst'])
def build_metrics(self):
last_update = datetime.datetime.now()
# last_update = datetime.datetime.strptime(last_update, '%Y-%m-%d %H:%M:%S')
last_update = last_update.timestamp()
self.last_update_gauge.set(last_update)
self.ah_percent_gauge.set(data['Ah_percent'])
ah_remaining_gauge = data['Ah_remaining']
self.ah_remaining_gauge.set(ah_remaining_gauge)
ah_full_gauge = data['Ah_full']
self.ah_full_gauge.set(ah_full_gauge)
self.power_gauge.set(data['P'])
self.voltage_gauge.set(data['Vbat'])
self.current_gauge.set(data['Ibat'])
self.temperature_gauge.set(data['T1'])
self.cycles_gauge.set(data['Cycles'])
self.temperature2_gauge.set(data['T2'])
self.voltage01_gauge.set(data['V01'])
self.voltage02_gauge.set(data['V02'])
self.voltage03_gauge.set(data['V03'])
self.voltage04_gauge.set(data['V04'])
self.voltage05_gauge.set(data['V05'])
self.voltage06_gauge.set(data['V06'])
self.voltage07_gauge.set(data['V07'])
self.voltage08_gauge.set(data['V08'])
self.voltage09_gauge.set(data['V09'])
self.voltage10_gauge.set(data['V10'])
self.voltage11_gauge.set(data['V11'])
self.voltage12_gauge.set(data['V12'])
self.voltage13_gauge.set(data['V13'])
self.voltage14_gauge.set(data['V14'])
self.voltage15_gauge.set(data['V15'])
self.voltage16_gauge.set(data['V16'])
celbals = [0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0]
for num in range(0,16):
celbals[num] = ( data['Bal']>>num ) & 0b1
self.bal_status.labels(cell='celbals[1]').set(celbals[0])
self.bal_status.labels(cell='celbals[2]').set(celbals[1])
self.bal_status.labels(cell='celbals[3]').set(celbals[2])
self.bal_status.labels(cell='celbals[4]').set(celbals[3])
self.bal_status.labels(cell='celbals[5]').set(celbals[4])
self.bal_status.labels(cell='celbals[6]').set(celbals[5])
self.bal_status.labels(cell='celbals[7]').set(celbals[6])
self.bal_status.labels(cell='celbals[8]').set(celbals[7])
self.bal_status.labels(cell='celbals[9]').set(celbals[8])
self.bal_status.labels(cell='celbals[10]').set(celbals[9])
self.bal_status.labels(cell='celbals[11]').set(celbals[10])
self.bal_status.labels(cell='celbals[12]').set(celbals[11])
self.bal_status.labels(cell='celbals[13]').set(celbals[12])
self.bal_status.labels(cell='celbals[14]').set(celbals[13])
self.bal_status.labels(cell='celbals[15]').set(celbals[14])
self.bal_status.labels(cell='celbals[16]').set(celbals[15])
bms_state = [0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0,0b0]
for num in range(0,13):
bms_state[num] = ( data['State']>>num ) & 0b1
self.bms_state.labels(state='Cell_Block_Over_Vol').set(bms_state[0])
self.bms_state.labels(state='Cell_Block_Under_Vol').set(bms_state[1])
self.bms_state.labels(state='Battery_Over_Vol').set(bms_state[2])
self.bms_state.labels(state='Battery_Under_Vol').set(bms_state[3])
self.bms_state.labels(state='Charging_Over_Temp').set(bms_state[4])
self.bms_state.labels(state='Charging_Under_Temp').set(bms_state[5])
self.bms_state.labels(state='Discharging_Over_Temp').set(bms_state[6])
self.bms_state.labels(state='Discharging_Under_Temp').set(bms_state[7])
self.bms_state.labels(state='Charging_Over_Current').set(bms_state[8])
self.bms_state.labels(state='Discharging_Over_Current').set(bms_state[9])
self.bms_state.labels(state='Short_Circuit').set(bms_state[10])
self.bms_state.labels(state='Fore-end_IC_Error').set(bms_state[11])
self.bms_state.labels(state='MOS_Software_Lock-in').set(bms_state[12])
fet_state = [0b0,0b0]
for num in range(0,2):
fet_state[num] = ( data['FET_St']>>num ) & 0b1
self.bms_fetst.labels(fetst='FET_charging').set(fet_state[0])
self.bms_fetst.labels(fetst='FET_discharging').set(fet_state[1])
if float(data['P']) >= 0:
mode = 'charging'
else:
mode = 'discharging'
# self.mode_enum.state(mode)
if (len(sys.argv)<2):
print("Usage: bms-shed.py <device_uuid>")
else:
start_http_server(8000)
metrics = Metrics()
while True:
device = AnyDevice(mac_address=sys.argv[1], manager=manager)
print("main AnyDevice")
device.connect()
print("main device.connect")
manager.run()
print("main manager.run")
metrics.build_metrics()
print("main metrics.build_metrics")
time.sleep(10)
変更後のGrafana画面。16セル横に一列並ぶと壮観です。
【１２Vシステムの２４Ｖシステム化】
２４Ｖシステムで使っていたインバータを活用するため、１２Ｖシステムを２４Ｖシステム化しました。以下の対応のみです。
１．鉛バッテリーを並列から直列に変更
２．充放電コントローラの設定変更（１２Ｖ⇒２４Ｖ変更）
変更前
変更後
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