Проект: улучшенная BMS для LiFePO4 с измерением ёмкости

[nordiver]

Схема там интересная - дорожки от ячеек идут к операционникам, потом на контроллер и получается , что контроллер управляет сразу 6ю ячейками. Плата многослойная и полностью снять топологию трудно. Балансировка идет с точностью до 0.01в

Да нет там ничего интересного, операционниками (типа LM324) методом диф. измерения вычленяется напряжение каждой ячейки и подаётся на измерение микроконтроллеру, вариант который подходит для измерения до 32в (максимальное рабочее напряжение LM324) но этот вариант не подойдёт для большого колличества ячеек. К тому же у Вашего устройства насколько я знаю измерение ёмкости происходит только в одну сторону - при зарядке?

[LICC]

Да, направление измерения только в одну сторону. При смене режима надо перетыкать провода.

[zap]

А заряжает оно шесть независимых аккумуляторов или шесть последовательно соединённых?

[nordiver]

Да, направление измерения только в одну сторону. При смене режима надо перетыкать провода.

В нашем со Stranger проекте  - Измерение ёмкости батареи, мы решили эту проблему, там измерение происходит в обе стороны без изменения схемы, к тому же при отключении питания устройства в нём сохраняются последние данные о том сколько было залито - израсходовано тока, измерение ведётся как в Ач так и в % (что гораздо нагляднее), передача данных на модуль индикации происходит по одному проводу и.т.д. Вот и возникает вопрос - стоит ли просто копировать китайскую разработку когда можно сделать гораздо лучше?

[LICC]

Контролирует 6 последовательных ячеек. Nordiver , у вас очень интересный проект, а я лишь предложил вариант железа.

[Vetal]

 Вопрос к Nordiver: У Вас 1ом резисторы в балансировке,Вы собираетесь использовать
когда нибудь ток ~3А,это аж 9Вт рассеиваемой на резисторе,для закрытого корпуса
много (9Вт+Рна_транзисторах)*16ячеек,да и резистор 10W не маленький.
Кондер 10mkF в базе,схема работает в линейном режиме,транзистор будет сильно
греться после гдето 0.5А,а то и меньше.Если это для разряда,как Вы писали,
то может это подключением внешней нагрузкой делать лучше,а балансирами не сильно
мощными подравнивать напругу.
Чето картинки не прикрепляются ни с каким расширением.Это с сайтом что-то?

[nordiver]

Вопрос к Nordiver: У Вас 1ом резисторы в балансировке,Вы собираетесь использовать
когда нибудь ток ~3А,это аж 9Вт рассеиваемой на резисторе,для закрытого корпуса
много (9Вт+Рна_транзисторах)*16ячеек,да и резистор 10W не маленький.

Этот резистор только для измерения тока, вообще он задумывался как 0,125Вт. Вся мощность балансировки будет рассеиваться на транзисторе. Ток балансировки нужно будет подобрать эксперементально, но я думаю что это будет не более 200мА. Чем кстати и хороша эта схема - тем что при использовании тиньки со встроенным датчиком температуры  ток балансировки можно ограничивать только температурой модуля контроля

[LICC]

Похожий проект у англичан http://www.batteryvehiclesociety.org.uk/forums/viewtopic.php?t=2059&postdays=0&postorder=asc&start=0

[Vetal]

Этот резистор только для измерения тока, вообще он задумывался как 0,125Вт. Вся мощность балансировки будет рассеиваться на транзисторе. Ток балансировки нужно будет подобрать эксперементально, но я думаю что это будет не более 200мА. Чем кстати и хороша эта схема - тем что при использовании тиньки со встроенным датчиком температуры  ток балансировки можно ограничивать только температурой модуля контроля

Так тогда лучше поставить 2 последовательно из рассчета на 200-300ма при полностью открытом транзисторе и мерять на нижнем,чтобы транзистор можно в SOT-23 или подобном корпусе ставить.размер тоже ведь важен.

[nordiver]

Этот резистор только для измерения тока, вообще он задумывался как 0,125Вт. Вся мощность балансировки будет рассеиваться на транзисторе. Ток балансировки нужно будет подобрать эксперементально, но я думаю что это будет не более 200мА. Чем кстати и хороша эта схема - тем что при использовании тиньки со встроенным датчиком температуры  ток балансировки можно ограничивать только температурой модуля контроля

Так тогда лучше поставить 2 последовательно из рассчета на 200-300ма при полностью открытом транзисторе и мерять на нижнем,чтобы транзистор можно в SOT-23 или подобном корпусе ставить.размер тоже ведь важен.

https://electrotransport.ru/index.php/topic,2897.msg37506.html#msg37506

к ноге ШИМ тиньки через интегрирующую цепочку базой подключен транзистор который замыкает на себя ячейку и выполняет роль балансировочного резистора (резистор подключенный к эммитеру выполняет роль ограничителя тока и шунта для измерения тока балансировки),

Хочу дополнительно остановиться на принципе балансировки: когда идёт зарядка, тиньки в модулях контроля следят за напряжением, как только напряжение становиться равным 3.65в тинька запускает ШИМ и транзистор открываясь создаёт байпас по которому ток начинает течь в обход ячейки

[nordiver]

Похожий проект у англичан http://www.batteryvehiclesociety.org.uk/forums/viewtopic.php?t=2059&postdays=0&postorder=asc&start=0

Ну вот, а я думал что я один такой умный  А если серьёзно то это доказывает что идея вполне работоспособная и перспективная.

[xaoyag]

http://s39.radikal.ru/i085/0912/64/376667f84c71.jpg Вот его фотка.

[Vetal]

Я в выходной,если будет время на это, напишу к ней описание чтоб понятно было что я задумал и сфоткаю(правда телефоном). Если так устроит,скину в личку если там позволяет фотки цеплять,т.к. сырое,даже не до конца самим продуменное,считаю не нужным сюда выкладывать дабы не захламлять.

Мне кажется, что это можно назвать как "ложная скромность". Если у Вас есть идея, пусть и "сырая", да к ней есть примерное решение - выкладывайте (если будущие патенты и ожидаемые баснословные прибыли не мешают спать :ap:).
Тут есть плюсы и минусы:
+ Вам помогут найти и проверить решение, направить, подсказать. У каждого свой опыт и свой взгляд.
- закидают шайками (типа "фигня", "старо", "глупо"...) Если сумеете отстоять своё мнение - Вы победили (и все Мы тоже!).
+ Ваша идея может подтолкнуть кого-то к новой идее, которая к Вам же потом и вернется (эффект коллективного разума).
- Вашу идею "украдут" и припишут себе... Да и фиг с ней, ведь если "украли" - значит стоящая, значит можете, так, что считайте это просто признанием  .

Надо не стеснятся, а готовиться. Удачи.

Вот выкладываю то что собираюсь делать.Пока еще наброски.Пинайте ))
   Ячейки:  http://s45.radikal.ru/i109/0912/50/c91bbadaafad.jpg
Схемы на ячейках простейшие,наверное стандартные,выбираю между двумя вариантами,
кто меньше места на плате займет ,пока предпочитаю без оптики.
Схема разделена на разрядную часть и зарядную.
   Разрядная часть:  http://s60.radikal.ru/i170/0912/1f/fcf3b6255436.jpg
Планирую использовать в качестве датчика тока шунт внутри ACS712(использую по
назначению при зарядке),подпаявшись к ножкам возле корпуса.Понимаю что не очень
точно,но для аварийного превышения думаю сгодится.Контроллером включаю питание
операционника и опоры для компаратора,чтобы минимизировать потребление.
Включение/выключение/сброс_при_срабатывании_защиты кнопкой. Включенное состояние
планирую сделать ограниченным по времени,где-то час полтора,потом все отключить
и в Sleep(Потребление при этом < 1мкА).Запитывать думаю от нижней ячейки или отдельно,
(еще не решил,т.к. думаю обьединять или нет разрядную и зарядную части в один контроллер).
Предел отключения при разряде ячеек=2.5В,т.к.дальше почти вертикальная кривая
разряда,я считаю опускаться к предельным 2В нет смысла. Драйвер полевика запитан
от 5-ти ячеек.Есть на примете IXDI404 инверсный,если верить PDF потребление
у него в статике =0, max 10мкА.
   Зарядная часть:  http://s61.radikal.ru/i172/0912/38/4c80fdbc2b3f.jpg
Хотелось получить возможность быстрой зарядки аккумов током 1С,но в конце заряда
получаем откл./вкл. при балансировке.При заряде большими токами этот процесс
может растянуться на долго,дольше чем основной заряд,и теряется смысл.
(Сначала думал помощнее балансиры делать,но места и тепла много,или же если
ШИМбалансиры-дорого).Да и лепить две зарядки не хочется(дом,работа),а так можно заряжать
от любого источника напряжения,больше чем Uзаряженной батареи.
В BMS транзистор на отключение имеется,можно добавив дроссель и диод получить
зарядку(правда одним дросселем с диодом не обошлось).
Решил использовать управление током заряда по балансирам.При срабатывании какого-нибудь
балансира и достижении напряжения на балансировочном резисторе ~1.4В(включение
оптрона),ток балансировки при этом будет 225мА при 6.2Ом,я уменьшаю ток до
выключения оптрона,и так до минимального тока примерно=0.02С+255мА+чуть .
После уменьшения до этого минимального тока ждем срабатывания всех оптронов,
контролируя отсутствие превышения на всей батарее(авария,например вышел из строя
один из балансиров),и считаем зарядку законченой.
Балансиры при таком раскладе мощные не нужны,что уменьшает размеры.MCP41xxx-
это цифровой потенциометр,сначала думал простым подключением резисторов
полевиками делитель сделать на 3-4 ступени.
Думаю что можно еще когда нибудь реализовать вывод на LCD расхода А.Ч.
(при этом с питанием надо че-то продумать,сначала не собирался
этого делать,но надо будет оставить такую возможность,сделав чтобы питание
подключалось контроллером).
PS: старался свести к минимуму программирование,и получить его на уровне
первоклассника(пришло на ножку что-то - переключили другой),поэтому отдал
предпочтение железной реализации.
Фото телефонные,извините,т.к. фотика нет,а чтобы рисовать на компе не продумана
до конца.

А так как здесь МегаBMS обсуждается,то может туда добавить режим зарядки,чтобы
зарядное устройство намного упростилось,т.к. многим хотелось бы одно дома,одно на работе,
чтобы  не тягаться.

[nordiver]

Честно говоря местами не всё понял, надо наверное всё таки привести эту схему в нормальный вид соеденив все модули чтобы было понятно что откуда.

Схемы на ячейках простейшие,наверное стандартные,выбираю между двумя вариантами,
кто меньше места на плате займет ,пока предпочитаю без оптики.

Нижняя схема почти один в один повторяет китайские БМС, у Вас нет контроля за превышением напряжения на ячейке, есть только сигнализация о том что идёт балансировка.

Планирую использовать в качестве датчика тока шунт внутри ACS712

В ACS712 нет шунта, там медный проводник, а значение тока получается с помощью датчика холла, с таким же успехом можно было использовать кусок дорожки на плате.

Включение/выключение/сброс_при_срабатывании_защиты кнопкой.

Укажите на схеме где кнопка.

Зарядная часть:  http://s61.radikal.ru/i172/0912/38/4c80fdbc2b3f.jpg
Хотелось получить возможность быстрой зарядки аккумов током 1С,но в конце заряда
получаем откл./вкл. при балансировке.При заряде большими токами этот процесс
может растянуться на долго,дольше чем основной заряд,и теряется смысл.
(Сначала думал помощнее балансиры делать,но места и тепла много,или же если
ШИМбалансиры-дорого).Да и лепить две зарядки не хочется(дом,работа),а так можно заряжать
от любого источника напряжения,больше чем Uзаряженной батареи.
В BMS транзистор на отключение имеется,можно добавив дроссель и диод получить
зарядку(правда одним дросселем с диодом не обошлось).
Решил использовать управление током заряда по балансирам.При срабатывании какого-нибудь
балансира и достижении напряжения на балансировочном резисторе ~1.4В(включение
оптрона),ток балансировки при этом будет 225мА при 6.2Ом,я уменьшаю ток до
выключения оптрона,и так до минимального тока примерно=0.02С+255мА+чуть .
После уменьшения до этого минимального тока ждем срабатывания всех оптронов,
контролируя отсутствие превышения на всей батарее(авария,например вышел из строя
один из балансиров),и считаем зарядку законченой.

У Вас я так понимаю ШИМ регулировка тока заряда? Если так то простым транзистором ШИМить у Вас неполучится нужна полноценная схема Step-Down преобразователя (с индуктивностью) иначе Вы получите хорошую печку.

PS: старался свести к минимуму программирование,и получить его на уровне
первоклассника(пришло на ножку что-то - переключили другой),поэтому отдал
предпочтение железной реализации.

Честно скажу ничего нового в Вашей схеме нет, из этой схемы можно смело выкинуть микроконтроллер (он там практически ничем не занимается) и сделать всё на железе, тогда и програмировать ничего не придётся, получится та же китайская БМС но своими руками

А так как здесь МегаBMS обсуждается,то может туда добавить режим зарядки,чтобы
зарядное устройство намного упростилось,т.к. многим хотелось бы одно дома,одно на работе,
чтобы  не тягаться.

Честно говоря не понял что Вы предлагаете, распишите пож. по подробнее.
[/quote]

[Vetal]

Честно говоря местами не всё понял, надо наверное всё таки привести эту схему в нормальный вид соеденив все модули чтобы было понятно что откуда.

Определюсь сначала во всех подробностях,подберу комплектовку чтобы пришел и купил  и буду рисовать.

Нижняя схема почти один в один повторяет китайские БМС, у Вас нет контроля за превышением напряжения на ячейке, есть только сигнализация о том что идёт балансировка.

Максимально возможный ток балансира (3.6-0.5)V/6.2om=0,5А.Оптрон включается при ~255ма(~1.4В на резисторе 6.2ом),по нему я уменьшаю ток зарядки до выключения оптрона,запас по току у балансира есть,так что превышения не будет.Еще в конце зарядки когда не произошло включения хотя бы одного из балансиров и было превышение общего напряжения,буду сигнализировать об аварийной ситуации(для постоты светодиодом, какой балансир не сработал например,чтобы знать куда смотреть) .
Таким образом можно заряжать большим током с последующим уменьшением по сработке балансиров,при этом мощные токи балансиров не нужны и дергания выкл.-вкл. не будет.

В ACS712 нет шунта, там медный проводник, а значение тока получается с помощью датчика холла, с таким же успехом можно было использовать кусок дорожки на плате.

Я знаю,может не так выразился.
Т.к. ACS712 ставлю для управления током зарядки,его же планирую когда-то использовать для подсчета расхода,поэтому зачем лепить для каждого свой измерительный элемент вносящий потери. Его сопротивление по PDF 1.2мОм; возле корпуса, куда буду подпаиваться чуть больше.Вот эти 1.2мОм и использую в качестве шунта при разряде,т.к. потребляет ACS многовато( 10мА) как для BMS я считаю,а для аварийного превышения тока точностей больших не надо.

Включение/выключение/сброс_при_срабатывании_защиты кнопкой.
Укажите на схеме где кнопка.

На второй схеме, внизу, слева возле контроллера.По ней происходит вкл.-выкл батареи ,миганием светодиода на ней же индицировать срабатывание защиты буду,в паузе выход на прием и сброс защиты если нажата кнопка.Ограничить хочу время включенного состояния час-полтора(если не было выключено кнопкой),а потом отключать все потребители(питание ОУ,и опоры для компаратора вкл. от ножки контроллера) и в Sleep,.

У Вас я так понимаю ШИМ регулировка тока заряда? Если так то простым транзистором ШИМить у Вас неполучится нужна полноценная схема Step-Down преобразователя (с индуктивностью) иначе Вы получите хорошую печку.

Да, ШИМ. Там есть индуктивность,на третьей схеме вверху,там получается Step-Down просто включение непривычное с первого взгляда.
Заодно в режиме разрядки батареи дроссель будет ограничивать скорость нарастания тока при К.З.за это время без позследствий защита отключит батарею,плюсовой выход с батареи тот же что и вход для +зарядки. Правый из замыкающих диодов работает с дросселем при заряде,левый при разряде.

Честно скажу ничего нового в Вашей схеме нет, из этой схемы можно смело выкинуть микроконтроллер (он там практически ничем не занимается) и сделать всё на железе, тогда и програмировать ничего не придётся, получится та же китайская БМС но своими руками

Я на новизну и не претендую,проскочило в теме просто о вариантах,вот и выложил.Просто мне нужна BMS к сезону,купить негде,вот и делаю потихоньку.Схема ячеек без излишеств,вполне работоспособная.На контроллере проще реализовать некоторые простые вещи,да не дорогие  они.Просто со сложной программой не хочется заморачиваться,т.к. я не ас в программировании. Была бы у меня китайская,я бы наверное просто в ней предельные пороги изменил на номинальные.

Честно говоря не понял что Вы предлагаете, распишите пож. по подробнее.

Хотелось уточнить сначала как у Вас будет работать BMS при зарядке большим током: откл.-подкл. к зарядке в конце.Мне кажется чем больше ток заряда, тем на дольше этот конечный цикл растянется.
Я предлагаю к рассмотрению добавление режима управлением током заряда,уменьшая его в конце вместо циклов выкл.-вкл.,мне кажется это позволит гораздо быстрей зарядить полностью батарею,особенно при больших токах зарядки.(дроссель, диод ну и шимить транзистором с контроллера),правда это изменяет предложенную Вами схему. Еще зарядное устройство при этом сводится к понижению и выпрямлению напряжения без всякой стабилизации. Хотя это кому как,я вместо того чтобы делать две зарядки дабы не тягаться с одной домой-на работу,перенес стабилизацию в BMS,она и так ведь контролирует при заряде батарею,все данные происходящие на ячейках имеются,так пусть не просто выкл-вкл. а что-то делает.
[/quote]

[FAS_r7]

У Вас я так понимаю ШИМ регулировка тока заряда? Если так то простым транзистором ШИМить у Вас неполучится нужна полноценная схема Step-Down преобразователя (с индуктивностью) иначе Вы получите хорошую печку.

Это верно в случае если БП выступающий в роли зарядника имеет очень жесткую характеристику. Как например у меня в теме "мощная зарядка" с покупными DCDC модулями muRata.
Если подключать не очень мощные БП, типа наших штатных зарядок от лиферов, то транзиком можно напрямую смело ШИМить.
По крайней мере, у меня так сделано в моём велокомпе, когда идёт зарядка его собственного NiCd аккума (подключаю к нему в качестве БП любые зарядники от мобил, и пр. гаджетов).

2 Nordiver. Vetal  предлагает в Вашем проекте сделать в BMS регулировку (нормальный ШИМ) тока заряда. Тогда проц БМС сможет управлять током заряда. Например снижать его до уровня тока балансировки ячеек, когда те начали балансить ячейки под конец заряда.  Кстати, можно будет с модуля дисплея программно задавать желаемый ток заряда (типа мне щас за час наполнить акк надо (подразумевается наличие мощного БП), а завтра я его не спеша на ночь поставлю).

В этом контексте, мне уже и не очень хочется делать ШИМ регулировку тока заряда в самом БП (моя тема "мощная зарядка"), а перенести её в МегаБМС, которая и с "мозгами" и с дисплеем!
А в БП оставить только выпрямитель и сами DCDC модули!    Этот проект мне начинает сильнее нравиться!

[Vetal]

У Вас я так понимаю ШИМ регулировка тока заряда? Если так то простым транзистором ШИМить у Вас неполучится нужна полноценная схема Step-Down преобразователя (с индуктивностью) иначе Вы получите хорошую печку.

2 Nordiver. Vetal  предлагает в Вашем проекте сделать в BMS регулировку (нормальный ШИМ) тока заряда. Тогда проц БМС сможет управлять током заряда. Например снижать его до уровня тока балансировки ячеек, когда те начали балансить ячейки под конец заряда.  Кстати, можно будет с модуля дисплея программно задавать желаемый ток заряда (типа мне щас за час наполнить акк надо (подразумевается наличие мощного БП), а завтра я его не спеша на ночь поставлю).

Я тоже планировал просто кнопкой перебирать несколько вариантов тока заряда индицируя пока светодиодом(не дорисовывал еще)т.к. не каждый источник может выдержать большой ток нагрузки. И после включения в сеть перед началом заряда выставить приемлемый вариант тока для даного БП.
И, есть у меня там дроссель,там все впорядке.Кроме качества схемы

[nordiver]

Просто мне нужна BMS к сезону,купить негде,вот и делаю потихоньку. Была бы у меня китайская,я бы наверное просто в ней предельные пороги изменил на номинальные.

На www.ebay.com переодически появляются кучами БМС, купить их не проблема, и стоят они от 50$ вместе с доставкой. Помимо этого полно китайских фирм где тоже без проблем и не дорого можно приобрести БМС например: www.osnpower.com  www.ectypower.com у некоторых их БМС даже есть установка порогов через USB.