Методы измерения напряжений элементов батареи (для BMS, cellog т пр.)

[D.J.Vova]

если она уже от 10 ампер вылетает за передлы 4.2 будучи разряженной то ей уже давно хана. ведь 4.2 это на химии ограничение. а все что было от высокого тока заряда - это на внутреннем сопротивлении высаживалось - просто грело ячейку - от этого она не перезарядилась.

я опрашиваю 1 раз в секунду или 1 раз в 10 секунд в простое. чаще не нужно. а в 536-й можно и до 100 поднять фпс

Да нет, ток заряда примерно 50-60 ампер был, но битую ячейку надо было гасить балансировочным током до 10 ампер, чтобы она не вылетела за пределы. Батарея само собой не полностью заряжена, а на 75% например. Остальные ячейки ровно берут заряд, а битая сразу летит вверх (именно при большом токе, при маленьких токах ведет себя как остальные)если ее не тормозить. Самый прикол в том, что ее емкость не упала и разница появлялась только на больших токах. А в простое честно говоря вообще не вижу смысла балансировать батарею. При заряде отбалансировал и пущай стоит, чего энергию тратить ).
Собственно говоря тоже озадачен выбором схемы скоростного мониторинга и балансировки, но есть много ньюансов. Например проц определяет что надо балансировать начавшую выбиваться ячейку. Затем начинает ШИМить данную ячейку в зависимости от того насколько большая разница с остальными. Но если например делать опрос на частоте килогерц, то показания постоянно будут прыгать в зависимости от того пришелся опрос на включенный в это время баласт или нет. Либо запрещать подключение баласта на время опроса, но тогда это может быть не так эффективно на такой частоте, т.к. ШИМ будет работать гораздо меньшее количество времени. Может кто то уже прошел через эти грабли ? Так то конечно надо брать и пробовать, а разговаривать можно долго )) Займусь на досуге как нибудь, пока зарядное мощное трехфазное делаю )

[clawham]

если делать раз в секунду опрос то проблем нет и обычно не одна выбивается а все кроме одной - типа у одной повышенный саморазряд. раз в секунду я балансир вырубаю, жду 30 милисекунд, семплирую все ячейки, потом запускаю балансир, потом процем расчитываю напряжения ячеек(там не все так просто - математики много) ну а потом обновляю состояние балансиров. Кстати 30 милисекунд это на 10 мсек больше среднего времени восстановления поверхностного заряда у лития.

Если вы не понимаете зачем большой ток балансировки и умная балансировка - то пересчитайте время за сколько часов будет сбалансирована батарея если ей заряжаться на ноч 4 часа при этом до этого она недели 2 не заряжалась до отсечки при условии что 3-4 ячейки из 26-ти имеют саморазряд на уровне 20 милиампер! Ёмкость батареи 50 ач. Я чтоб вам не усложнять скажу - обычный балансер на стабилитроне будет это делать дня 2-3. и это если считать что батка была полностью заряжена.моя же плата справляется с этим заданием уже за пол дня вместе с полной зарядкой батареи после нижней отсечки. потому что ещё до полного заряда бмска видит что в батарее есть самые просевшие ячейки и не дожидаясь полной зарядки - начинает подсаживать все кроме тех кто отстает. Это я говорю на примере лифера у которого при заряде как вкопанный держится уровень 3.4 вольта хоть сколько ты ему тока заряда не давай(аналогично и при разряде 3.2 - прямая линия до самого последнего амперчаса) ну а заряд 3.4-3.6 занимает последние пол часа зарядки и входит туда 1/20 ёмкости ячейки.

Зачем вам килогерцы опросов? то что ваша банка под токами рекуперации 6С вылетает вверх за 4.2 вольта это ничего не значит.потому что вы меряете не только напругу на банке а и падение напряжения на внутреннем резисторе. и вот там и получается что на химии 3.8 вольт а остальное на графите электрода выделяется в виде тепла. именно эта банка у вас видимо когда-то или дулась (тоесть таки перезаряжалась по химии выше 4.3 вольт или разряжалась ниже 2.5 (опять же по химии. если полностью заряженную ячейку просадить током до 2-х вольт это ничего не значит - на химии так и будет 3.7 а вот на резисторе внутреннем высадится дофига)) Так что это шунтирование рекуперации только раздаланс привносило в вашу батарею.

А я вот ещё катался на полнейшем разнобое. первая моя банка это сборище авиамодельных липолек и 2.2 ач и 4.0 и 4.5 и 5.0 и 1.7 - какие только были полудохлые  дутые и т.д. - все напаралелил и катался. Когда паралелил - то руководствовался равенством именно внутренних сопротивлений - побоку что ячейка получилась на 30% более емкой - главное чтоб от тока 50 ампер она не проседала ниже чем соседи. вот так и ездил...ну а по приезду конечно те слабые ячейки сопротивление которых меньше только за счет кол-ва ячеек - они грелись и естественно недогонялись при зарядке и балансировать приходилось все остальные. а та же 77pl900 не позволяет балансить сразу все ячейки - только одну через две то даже на токе 3 ампера реально RMS ток балансировки равнялся 0.8 ампер бо перерывы на промер напруг да и сама бкюшка периодически на 20 микросекунд рвет балансировку - садится конденсатор переноса потенциала для внутренней матрицы и она потому и вынуждена его подзаряжать ну и так далее...в общем. мое мнение - стабилитроны это дороже сложнее муторнее и это не бмс на примере lgd1 я могу выставить на заряднике 54,3 вольта и все ячейки будут заряжены до 4.180 вольт и при этом будут ОТБАЛАНСИРОВАНЫ!. могу выставить и 56,55 - все ячейки зарядятся до 4.35 и тоже будут отбалансированы. стабилитронами так не получится. а мне часто не нужна ёмкость вся - я редко езжу больше 20 км в день. зачем мне убивать каждый день батку?

[Linkov1959]

[user]clawham[/user], что бы батарея грелась от БМС равномерно, нужно БМС делать из двух половинок и прикладывать к двум сторонам.

[clawham]

ну да эт если вы киловатт собрались в неё вдувать и не утеплять а так-то задача стояла - подогреть батарею когда вел стоит в неотапливаемом гараже или когда приехал к заказчику и 2 часа у него торчиш а вел на улице прикованный. Так то когда едеш она нагревается сама на за час-другой остывает до состояния - невозможно по снегу ехать.

по замерам разница между дном и крышкой анюминевой - один-два градуса...по моему мнению некритично...хотя сама пластина нагревается до 40-ка градусов при активном подогреве

[Linkov1959]

В батарее должен стоять термодатчик и при низкой температуре понижать порог включения балансиров, иначе можно убить холодную  батарею раньше включения балансиров.

[clawham]

у меня 4 термодатчика в батарее при наличии подключенного заряднгика и температуре ниже 10 градусов - сразу на всю мощ врубаются все балансиры , если напруга на батарее повысится до 80% - зарядный канал отключается а балансиры продолжают шмалить пока температура не поднимется до больше 15-ти. помоему норм алгоритм.

[Linkov1959]

[user]clawham[/user],  если такой специалист, как ты, не в состоянии отделить мух от котлет, то что можно говорить о простых смертных?

[mr.Dream]

[user]clawham[/user],

у меня 20 милиампер ток саморазряда ячеек всреднем конечно...есть и 5 ма и 200 ма. потому мне и нудна балансировка в полтора ампера

что это за химия у вас такая? Полимеры?
У меня А123 лифер больше двух лет стоял в шкафу почти заряжен, пока руки дошли. Потом я это все дело заряжал, влилось по примерно 2Ач с разбегом в полАмпера. А 200мА саморазряд, это под 5 Ачей в сутку! Уехал на две недели к бабушке в деревню, вернулся, а батарее хана И зачем при таком разбеге тока саморазряда гоняться за микроамперами тока потребления БМС?

Пока что решил я делать измеритель на мультиплексоре.  Коммутировать высокую сторону, а делитель один, чтобы не калибровать каждый канал.  Программно обрабатывать ошибки псевдодифференциально измерения при резкоизменяющейся нагрузке (в голове один алгоритм крутится). Ну а в режиме стабильной нагрузки (зарядки или покоя) нету причин переживать. Поищу 16-20-24 бита АЦП с хорошей линейностю и вменяемым быстродействием.
Или даже дифференциальном мультиплексоре, чтобы получить еще больше точности измерения. Приоритет - получить в результате минимальное отклонение измерений каждого канала.

Хотел делать в качестве АЦП по одной тиньке13 на канал, но у них у всех разброс опорных напряжений АЦП, нужно будет все это ЦП корректировать. Не хочу Хочу сразу получить симметрию.

[TRO]

....Хотел делать в качестве АЦП по одной тиньке13 на канал, но у них у всех разброс опорных напряжений АЦП, нужно будет все это ЦП корректировать. Не хочу Хочу сразу получить симметрию.

Так не вручную же калибровать...
Делается калибровочная плата для тиньки со стабильной опорой.
Пишется маленькая прога на тиньку для калибровки, результат в еепром.
Потом зашиваем рабочий код, который коректирует результат измерений данными из еепром.
Делов на конвеере: прошить для калибровки, нажать кнопку калибрануть, снова прошить рабочий код, причем все это не вынимая чипа, секунд десять на корпус. Не вижу проблемы, все равно коэфициенты (общие или индивидуальные) для любой опоры и ацп нужны будут.

[D.J.Vova]

Пока что решил я делать измеритель на мультиплексоре.  Коммутировать высокую сторону, а делитель один, чтобы не калибровать каждый канал.  Программно обрабатывать ошибки псевдодифференциально измерения при резкоизменяющейся нагрузке (в голове один алгоритм крутится). Ну а в режиме стабильной нагрузки (зарядки или покоя) нету причин переживать. Поищу 16-20-24 бита АЦП с хорошей линейностю и вменяемым быстродействием.
Или даже дифференциальном мультиплексоре, чтобы получить еще больше точности измерения. Приоритет - получить в результате минимальное отклонение измерений каждого канала.

В компе приуса так и сделано, высокая сторона коммутируется через оптореле на один делитель\ацп. Но опять упираемся в быстродействие, чтобы получить минимальное отклонение каждого канала нужна большая скорость опроса, иначе пока опрашивается один канал, на другом уже прилично изменится напряжение и картина будет неточной. Какую скорость опроса стоит считать приемлемой в условиях резкоизменяющейся нагрузки ? Я думаю это вопрос больше к знатокам химии элементов. Скорее всего нужно брать время измерений всех ячеек не более среднего времени восстановления поверхностного заряда на элементе, т.е. на опрос всей батареи ориентировочно не более 20 миллисекунд. Соответственно чем больше элементов в серии тем быстрее надо щелкать мультиплексором, за которым должен успевать АЦП. Я бы предложил брать за максимум 100 элементов в серии и отсюда делать расчеты.

[clawham]

Химия у меня - полностью заряженный до 3.58 вольт лифер 20 ач. увы нашлась паршивая аффца именно по саморазряду. Но ёмкость дает так что не важно. да и саморазряд прекращается когда оно до 3.28 разряжается так что оставлять можно на долго. но скажем оставил что на месяц что на год - минус 5-8 ач ушло. А потом да нормально стоит и держит и не разряжается в ноль.

По поводу измерителей! Обратите внимание на эту картинку

Не кажется ли вам что тут уже все реализовано?
Кстати по опыту могу сказать - мало есть 24-хбитных ацп которые бы позволяли 5 вольт на вход давать - всеравно прийдётся делитель вешать. А мультиплексоры типа 4051 4052 - имеют ёмкость внутренних затворов вроде бы не существенную но 2-3 миливольта сжирают гады если ними ячейки комутировать так как вы себе думаете проверял...увы... С другой стороны можно своё подобие мультиплексора такого сделать - там же просто полевики и мегаомные резисторы в затворах со стабилитронами. ну и дешифратор типа ИД3 с открытым колектором

А что вы имели ввиду по поводу отличия мух и котлет?

[D.J.Vova]

По поводу измерителей! Обратите внимание на эту картинку

Не кажется ли вам что тут уже все реализовано?
Кстати по опыту могу сказать - мало есть 24-хбитных ацп которые бы позволяли 5 вольт на вход давать - всеравно прийдётся делитель вешать. А мультиплексоры типа 4051 4052 - имеют ёмкость внутренних затворов вроде бы не существенную но 2-3 миливольта сжирают гады если ними ячейки комутировать так как вы себе думаете проверял...увы... С другой стороны можно своё подобие мультиплексора такого сделать - там же просто полевики и мегаомные резисторы в затворах со стабилитронами. ну и дешифратор типа ИД3 с открытым колектором

Картинка кажется та что надо ) Это уже готовое что-то или просто принципиальная схема ? Если готовое решение, то сколько каналов у нее и кто управляет переключениями ? Если микроконтроллер, то там можно сразу плюсовать отнятые 2-3 милливольта на мультиплексорах, главное чтобы падение это на всех каналах примерно равное было. Так как разброс все равно какой то есть, то не вижу смысла в 24 битном АЦП, мне кажется 16 бит точности выше крыши хватит.

[clawham]

мне как-то хватает 10бит + балибровка по 4 точкам.

это bq77pl900. переключениями отчасти управляем с проца а отчасти она сама. балансировка производится силами самих ключей компаратора просто их открывают неправильно.

утечка напруги на ключах неравномерная - чем больше перепад напруг тем больше утечка там же ёмкости.

[Linkov1959]

А что вы имели ввиду по поводу отличия мух и котлет?

Балансировка это котлеты, а обогрев - мухи, или наоборот.
Мы не будем обсуждать, зачем маркетинг  прилепил балансиры к аккуму, мы должны подумать, зачем это нам.
Сначала прилепили, а потом заявили, что ток балансировки в 50мА это то, что нужно!
А некоторые считают, что ток можно увеличить на порядок, прилепить плотнее  и это будет еще нужнее!

[D.J.Vova]

мне как-то хватает 10бит + балибровка по 4 точкам.

это bq77pl900. переключениями отчасти управляем с проца а отчасти она сама. балансировка производится силами самих ключей компаратора просто их открывают неправильно.

утечка напруги на ключах неравномерная - чем больше перепад напруг тем больше утечка там же ёмкости.

Почитал бегло мануал. Вроде как раз то что надо для мониторинга и цена нормальная. Если конечно разбег измерений в пределах нормы.
Заодно наткнулся на новую серию bq769x0, она идет сразу с нормальным ацп и остается только по I2c считывать инфу. Халява ) Но при беглом прочтении показалось что она более тормозная. также не увидел алгоритм работы балансиров с внешним управлением, понял только что они работают между опросами с максимальным заполнением 70%. Но это ШИМ или просто он включает ключ и выключает его, а потом опять мерит? Уровень балансировки я могу задать с внешнего контроллера ? Например мне не 70%, а 10% всего лишь надо, или силами bq этого не сделать ? Отдельно то понятно что можно как хочешь сделать. Смысл основной в том, чтобы сделать максимальный ток балансировки например 10 ампер, но чтобы была возможность его регулировать\корректировать между опросами ячеек, а не просто включил\выключил на максимуме постоянно.
И еще вопрос....если 10 таких схем повесить на одну i2c для параллельного мониторинга, проблем особых нет ? Тестили ? Как вообще идет опрос нужной ячейки ? Отправляется одна команда и потом скопом все считывается, или на каждую ячейку свою команду отправлять надо для измерения ?

[clawham]

смотрите какое дело с шимом. 10% это может быть 1 секунду балансить а 9 секунд не балансить? На текущий момент у меня это реализовано но не используется - не нужно. Если и надо балансировать то надо со всей силы  -  всеравно промер ячеек происходит в паузе и потому показания не искажаются.

Конкретно по этой микрухе - тоже их рассматривал но посмотрите внимательно - они состоят из секций по 5 ячеек и максимальное общее напряжение на этих секциях не может быть больше 20 вольт. тоесть они скорее для фосфатов и титанатов чем для литий ионок. ну и большие отклонения-погрешности, маленький ток балансировки - всего 5 милиампер!(это проблема для управления внешним умощнителем баланса) и сложная схема подключения не полного набора ячеек. А ещё там странный стабилизатор питания - проц питается от первых 5-ти ячеек а остальные сверху - не испытывают нагрузки. в 77pl900 импульсный понижатель питания на конденсаторах - он хотябы одинаково грузит все ячейки. хотя без проца конечно она жрет очень мало. Возможно когда-то я и её рассмотрю но особого смысла не вижу. слишком много нюансов которые мне лично не нравятся

По последнему вопросу - судя по всему эта микруха сама считывает все ячейки и раскладывает результаты по внутренним полочкам а когда вы потом прочитаете то что на полочке лежит - ваше дело но время чтения одной ячейки - 50 мсек - многовато.

[Linkov1959]

Нужно различать верхний строгий порог и нижний размытый.
По нижнему порогу на разряд можно  использовать переход б-э с ТКЕ 2мВ\град.

[Linkov1959]

Вот сейчас думаю, на чем остановиться. На обсуждение две схемы контроля разряда.