Универсальный прибор управления на электромобиль.

[Alex_Soroka]

 :bq:
Привет всем !

на дворе 21 век и надо соответствовать. А не ставить допотопные амперметры и вольтметры и еще и отрывать взгляд от дороги в процессе маневров и разгонов чтобы не превысить ток разряда...
Суперзадача - сделать нечто которое упростит общение с ЭМ до уровня чайника, заодно подскажет этому чайнику что ему надо сделать или на что обратить внимание.

Я все равно собирался делать для себя некое устройство, как "центральный контроллер" который-бы имел LCD-экран(4х16 символов), кнопки, и позволял управлять всей электроникой и режимами электромобиля(ЭМ).
создание такого универсального прибора финансирую я лично.
разработку и изготовление 1-2 пробных образцов - тоже.

Давайте вместе сформулируем "техническое задание" на него.
Общее:
1) прибор подключается через шунт на вход АКБ, для фиксации тока разряда и заряда, подсчета потребленной-полученной мощности, ведения "журнала нагрузок поездки" (т.е. типа черного ящика).
2) прибор имеет LCD экран и кнопки управления, на экране во время езды показываем ток, напряжение, и рассчитываем примерные "оставшиеся пробеги".
3) прибор управляет освещением. Режим энергосбережения для обеспечения требований правил ДД. Информирование о необходимости отключения  габаритов и фар при наступлении дня.
4) Управление отопителем (требуется уточнения - каким ? и алгоритмы...)
5) Спидометр, и иже с ним связанные темы: общий пройденный путь, общий путь на одной зарядке АКБ, прогноз пройденного пути до %% уровня разряда АКБ и т.п. - алгоритмы и пожелания принимаются.
6) прибор может собирать данные о 8-16 точках температуры (датчики температуры) и выводиить либо сводные данные либо реагировать звуком на превышение заданного (с кнопок) температурного режима конкретного датчика.
7) прибор реагирует звуковым сигналом на превышение тока нагрузки на контролируемых участках - т.е. кроме основного шунта (на эл.мотор) можно поставить шунты на питание слаботочных потребителей: лампы фар, обогрев стекла и т.п.
прибор контролирует зарядку батарей и их состояние через "умную зарядку". "Умной зарядки" пока нет, да и проблема в том что у каждого АКБ разной емкости и разношерстная по напряжениям - так что вопрос "умной зарядки"открыт, и хотелось-бы чтобы кто-то реально помог ее сделать - ее силовую часть, потому что "мозги" мы можем сделать сами - надо только договориться о согласовании - что и как управляем и что контролируем.
"Зашиваем" в прибор несколько алгоритмов зарядки чтобы можно было проверить что будет лучше.
9) прибор может подключаться к компьютеру для обмена данными, перешивкой встроенного ПО, сброса накопленных "журналов поездки" для последующего анализа.
10) в идеале - прибор может(должен) управлять параметрами движения ЭМ через управление подвеской(пневматика) и разгонными режимами эл.мотора, а также функцией ABS. (п.7 - это "светлое будущее").

Какие будут идеи и уточнения ?

[sykt]

Всеми четырьмя лапами ЗА.
Согласен участвовать в разработке отдельных узлов прибора.
Я полагаю, что pashaSV тоже заинтересуется. Тем более что он уже имеет некоторые наработки.
По функциям:
1. Управление освещением. Режим энергосбережения для обеспечения требований правил ДД. Информирование о необходимости
    отключения габаритов и фар при наступлении дня.
2. Управление отопителем.
3. Спидометр

[Alex_Soroka]

По функциям:
1. Управление освещением. Режим энергосбережения для обеспечения требований правил ДД. Информирование о необходимости
    отключения габаритов и фар при наступлении дня.
2. Управление отопителем.
3. Спидометр

ОООО!!! самое главное-то я и забыл
поправки внес в свой первый пост.

По "умной зарядке" - мне нужна разработка мощного и легкого ЗУ (т.е. его выходного каскада) которым может управлять "прибор" методом выдачи напряжения или числового кода (RS232? RS482?) .
ЗУ надо делать модульным - т.е. если у нас 12 АКБ по 12В каждая, то и ЗУ должно быть 12шт - и каждая ЛИЧНО СВОИМ аккумом занимается.
"среднее по больнице" напряжение мне не интересно - нам нужна история АКБ и каждого ее элемента, причем ДО ТОГО как аккум конкретный вышел из строя, а не уже потом - когда видим по вольтметру что "изя - все!"...

ЗУ надо импульсное с режимом десульфатации и "режимом гаражного хранения".

[sykt]

С Павлом обсуждали вопрос о ЗУ и тоже пришли к мнению, что нужно ЗУ на каждый аккумулятор. Можно и групповой, но с выходом на каждый аккумулятор. Необходимо учесть что герметичные аккумуляторы требуют зарядный ток с пульсациями не более 2,5%. И это надо учесть на стадии формирования технического задания. И вообще о заряде аккумуляторов у меня изложено здесь: http://www.samodelkin.komi.ru/articles/rejim.html

[PASHASV]

Вольтамперметр готов и опробован. Начата работа над двухцветным вольтамперметром. Задача - менять цвет цифр с зеленого на красный при выходе параметров за границы щадящего режима. Также есть схемы спидометра и одометра.
Состояние двухцветника - "только собрать"
Состояние спидометра с одометром - "еще не рисовал плату"
К сожалению не разделяю мнение уважаемого Алекса. на мой взгляд и в 20-м веке с его модульной системой осталось много полезного. При выходе из строя (или простом зависании) центрального микроконтроллера может возникнуть непредвиденная ситуация. а внезапное гашение или "обнуление" одного из приборов несет в себе только кратковременную досаду.

[Alex_Soroka]

кстати о батареях: сегодня спецом поехал в магазин где продаются электровертолеты. Подержал в руках ЛиПол батарейку 5А*ч 22.5В - так вот - кроме двух "силовых" проводов из нее выведена колодка на которой от КАЖДОГО аккума идут провода. А "умная зарядка" которая тут-же на стенде продается - имеет колодку для него и LCD экран на котором процесс зарядки и настройки отображаются - так что "индивидуально каждый аккум заряжать" - это ПРАВИЛЬНОЕ решение.

[ovling]

Уважаемый PASHASV,

немогли бы Вы выложить схемы вольтамперметра, спидометра и ондометра. Плюс прошивки, разумеется. Думаю, они всем будут интересны и каждый по отдельности не будет изобретать велосипед.
Я думал собрать такие, но в отдаленном будущем. Сейчас занят немного другим.

для Alex_Soroka,
я где-то читал, что любые литий* аккумуляторы только так и можно заряжать - строго контролируя процесс заряда. И никак иначе.

С уважением,
Сергей.

[sykt]

:bq:

Давайте вместе сформулируем "техническое задание"

Предлагаю внести в ТЗ еще один пункт:
  -  Противоугонная функция (возможно паролем, или кнопкой от систем охранной сигнализации - они сейчас стали дешевы.
      Можно внедрить готовый считыватель в контроллер.)

[PASHASV]

Пожалуйста, размещаю, тем более, что идеи не мои.
Вольтамперметр: _http://shulipa.fastbb.ru/?1-5-0-00000024-000-0-0-1202573172
Спидометр: _http://analarc.narod.ru/hobby/panel/speedmtr/spedometr.html
Одометр: _http://analarc.narod.ru/hobby/panel/odometr/odometr.html
Тахометр: _http://analarc.narod.ru/hobby/panel/tachomtr/tahometr.html
Схемы термометров умышленно не выкладываю, у нас (в Одессе) двухточечные нормальные по 9$ в розницу.

[Alex_Brooy]

Добрый день.

Я бы делал, будь на то время и спрос. Но если Вы беретесь, тогда отступаю (пока).
Как практикующему владельцу, учитывая фактор стоимости (ведь "конструктор" задумывался для экономии), достаточно видеть расход энергии в данный момент, можно даже без прогноза. Алгоритм Вам никто не даст, потому что его надо накатать вживую, а не на бумаге. Далее общее напряжение в двух батареях (основ. и малой). Ток и кол-во энергии, потреляемый от малой АКБ. Про свет и напоминание - считаю безсмысленной тратой времени и ресурсов. Если есть лишние, молчу. По пробегу - должно быть. Плюс скорость текущая. Контроль зарядки - дело отдельного модуля, он в бортовике не нужен. Все остальное, как давление в шинах по РК, сигналка, подсветка пути владельцу, удары током взломщика, управление замками, дворниками (вдруг у когото нету дворников на машине), диагностика через компъютер и пр. понты - дело других устр-ств. Бортовик должен быть прост в установке и использовании. Это ж не ЦПУ машины. Посмотрите на вазовский, напр. ШТАТ или БК или КОМФОРТ.

Кстати, подсчитайте, плиз, сколько будет стоить такая приблуда, напр. с голубой подсветкой экрана, 16х4, и с товарным корпусом. Дякую.

П.С. О, еще. Если уж 21век, то считаю шунты достоянием уходящего века. Надо бы сделать измер. тока на индуктивной связи, как токовые клещи.
с ув.

С точкой зрения автора не обязательно спорить, так как она личная:)

Если осилите за месяц-второй, то уже есть клиент хотя бы на одну. Возможно, что даже пойдет в пруссию, там готовы брать мои контроллеры по скромным (для них, по кр. мере) ценам, а значит и приборы понадобятся. Наши цены абсолютно выигрышны по сравнению с германскими. Чесно обещаю сначала не делать своих, дабы Вы окупили себе разработку и сборку.

[sykt]

Alex, мы не готовы в столь сжатые сроки разработать даже опытный экземпляр.
Лично я выразил готовность участвовать в проекте. Но в настоящее время полностью занят работой с электромобилем, а именно кузовом. Наиболее смелый прогноз - это конец лета, начало осени.

[sykt]

Дополнение к ТЗ:
  - контроль напряжения аккумуляторов, степень разряженности. Уровень программируется. Первая ступень - звуковой сигнализатор разряженности. Вторая ступень - отключение потребления энергии от батарей.

[Maestro]

Ну чтож Alex, очень интересную тему Вы затронули.
Выскажу и я свои соображения, так как тоже над етим задумывался.

Итак изначально предлагаю отделить мухи от котлет
тоесть конкретней:
Отдельно должен быть управляющий блок "бортовой компьютер"(БК) и блок мониторинга параметров(БМП).
Первый должен заниматься противоугонкой, мотором, зарядкой, освещением и всем остальным,
но можно и ето тоже разделить на отдельные модули.. но ето так ...  + к етому БК может обмениваться, точней брать информацию из БМП.
Второй блок он же БМП должен обладать следующими функциями: сбор и обработка информации, ее отображение, оповещение водителя о внештатных ситуациях в системе.
Думаю в етот же блок надо включить возможность которая упоминалась выше, тоесть синхронизация с ПК.
Умная зарядка в етом блоке не нужна совсем!!! мне кажется, что зарядка должна быть сама по себе, блок мониторинга сам по себе.
зарядка должна знать свое дело: правильно заряжать акумы, ну может показать что они уже заряжены. а на напруги можно и етим блоком посматривать, если очень интересно.
кроме етого БМП должен уметь "общаться" с БК, чтоб сам бортовой компьютер не занимался лишней работой по измерению различных параметров,
а в случае необходимости мог обратиться за ними сразу в БМП. Но в таком случае он (БК) стает зависим от БМП, и в случае поломки блока мониторинга будет очень плохо...
О последней функции надо еще подумать.

Если не брать во внимание последний пункт, то приблизительно вот что я вижу, что должно быть в БМП, чтобы он был максимально универсальным.
1) измерение напряжений и токов бортсети. (звуковая/световая сигнализация пониженого/повышеного, напряжения/тока)
2) измерение температур (за борттом, на борту, силовая установка, и прочее...)
3) расчет пройденого, оставшегося пути... сюда же и спидометр.
4) расчет "закачаных"/истраченых Квт/Квт*ч   (зная токи и вольты, ето уже чистая математика U*I..... )

Все ето он должен адекватно обрабатывать, и выводить на дисплей.
Дисплей, как для 21-го века должен быть минимум 16*4, а то и есче чего круче  (но ето дороже..)
какие конкретно параметры выводить на дисплей, думаю надо научить етот блок возможности выбора определенных параметров, которые подлежати выводу на екран,
остальные просто считать...

Ну вот вроде пока все.
завтра есче поделюсь соображениями по возможной схемотехнике такого блока, или его частей.

[sykt]

Maestro, для меня пока не понятно как мерить ток. Если с шунта брать, как обработать обратную полярность.?

[Maestro]

По току есть два варианта:

1) Шунт, дешиво и сердито чесно говоря незнаю, позволяют ли микроконтроллеры с встроеным АЦП мерять двухполярное напрядение,
если да, то без проблем. Если нет, то надо городить преобразователь двухполярного в однополярное, наверное на опере каком-нибуть, и можно работать.

2)Датчик тока на эффекте Холла. Ети немного дороже, но зато получаем гальваническую развязку относительно силовых цепей.
Ну и как мне кажется их проще монтировать, надо просто продеть провод сквозь него, и меряй себе на здоровье
С Холловскими датчиками есть разние варианты исполнения:
а) при нулевом токе, напряжение на выходе равно половине питающего, при отрицательной полярности следовательно будет равно нулю.
(например CSLA1CD, CSLA1CE, CSLA1CF, CSLA1CH, CSLA1DK, CSLA1EL, CSLA2CD, CSLA2EJ, CSLA2GF)
б) Питание датчика двухполярное, и соответственно сигнал на выходе пропорционален протекающему току, и при его отр. знач. напряжение на выходе тоже отрицательное.
щас примеры искать не буду, но если интересно, то найду.
в) Сигнал на выходе датчика представляет собой компенсированый ток, который соответствует току в измеряемой цепи, уменьшеному на коефициент передачи вторичной обмотки.
Выходной ток может быть преобразован в напряжение с помощью дополнительного резистора.
(например CSNA111, CSNE151, CSNR151)
г) Датчики тока с логическим выходом, срабатывают при превышенни тока выше определенного уровня(фиксирован на заводе, например 0.5, 3.5, 5, 7, 10, 54 А ).
(ну ети наверное нам не инересны)
все указаные примеры - фырмы Honeywell, то что нашел с ходу в справочнике платана.
если надо больше посмотрю по остальным справочникам что у меня есть.

[Maestro]

Есть есче мысли по поводу измерения напряжения на каждом отдельно взятом аккумуляторе.
Тоже в принципе интересно, как они себя там ведут.
Можно будет построит разные графики поведения всей цепочки, с учетом напряжения на отдельном акумуляторе.
Будет возможность своевременно обнаружить те, параметры которых станут существенно отличаться от остальных.

Итак идея: на каждый акум цепляется цифровой измеритель напрядения на микроконтроллере, нужен самый минимальний МК с АЦП.
Питается схемка от самого акума. Все ети измерители будут идентичны, и по возможности набо их делать максимально простыми.
Дальше - все ети датчики соединяются допустим по шине I2C, с оптической развязкой.
Каждый из них просто должен по запросу видать напряжение, думаю больше от него ничего требовать не нужно.
Почему I2C? ->
Не сложно реализовать протокол, а в некоторых МК он уже есть апаратный.
Скорости большие не нужны, 10 раз в сек. измерять напряжение хватит с головой.
Ну и надо минимум проводов, так как я предполагаю гальванически развязаную цепь передачи,
то хватит 2 провода, и все датчики соединяются последовательно - все просто!

Говоря проще - идея такова - цифровой измеритель напряжения с I2C выходом (но с гальванической развязкой, она реализуется просто).
может кто подскажет с ходу готовые решения такого плана, то будет круто

[i]

В прошлом году для экспериментов сделал приборчик спид/тах/частот-ометр. Потом запихал его в коробку телефонной розетки и установил в качестве спидометра на велосипед. Сезон откатался.
Теперь добавил функцию измерения расстояния и получился одометр.

В первой же поездке выяснил, что мой постоянный маршрут 16км и 680 метров (+/- 10метров). А я-то считал, что не меньше 22км (измерял в свое время по автомобилю). 
Хотел убедиться в правильности показаний по километровым столбам на трассе...  :ap: Так они оказываются стоят "приблизительно", километр по их мнению "где-то 900-1200м".

В общем поразвлекался. Схема и прошивка с исходниками в прилагаемом архиве. На универсальность не претендую, но простота очевидна.
prog.ff - исходник на форт-ассемблере
prog.lst - листинг компилятора, очень похоже на чистый ассемблер.
[b-b]prog.hex[/b-b] - собственно прошивка, рассчитанная на колесо окружностью ровно 2 метра (26") и "старый" мотор (с 20 импульсами датчика на оборот колеса).
К велосипеду все это подключил тремя проводами к разъему датчиков.

[banz]

В прошлом году для экспериментов сделал приборчик спид/тах/частот-ометр. Потом запихал его в коробку телефонной розетки и установил в качестве спидометра на велосипед. Сезон откатался.

На схеме включение D1 так и задумано?
3й вывод JP1 это я так понимаю питание датчика?