Едем. Обрыв банки. Что будет с BMS?

[andrey1]

Привет граждане. Хочу купить банки лифера Headway. Задумался над умной BMS или лучше того энергоблоком. Как известно, хэдвей цепляются между собой болтами. И возник вопрос. Если я еду, жарю на полную, и в этот момент откручивается одна банка гдето в середине АКБ, теряется контакт, искр может не быть, при этом BMS не припаяна, а тудаже к лиферам через контактные шайбочки прикручена... не суть... вобщем банка отвалилась... что будет с BMS? весь ток через двигатель пойдет в этот разрыв и поджарит BMSку? двигатель в данном случае выступит в роли высокотоковой перемычки между крайними банками.
Если выгорание резисторов или активных элементов обеспечено, есть ли способы этого не допустить? Например диоды последовательно включенные в слаботочке (возможно ли?).

[forummailandlogin]

Цепь просто разорвётся и всё обесточится.

[VitaliyS]

...думаю, маловероятно, что болтовое соединение сразу так раз, и отвалилось. Будет ослабление, плохой контакт,"недодача" тока, нагрев соединения естественно. Процесс незаметно развиваться не будет.

[andrey1]

Цепь просто разорвётся и всё обесточится.

Нет, не совсем. Я имел ввиду, когда у банки открутится винт на перемычке. Допустим открутился + у одной банки, а минус другой банки как ни в чем не бывало продолжает быть подключен к БМС. И с минуса банки через слаботочный вход БМС затекает высокое напряжение. Остановить может его только выключенный мосфет (а может и  не остановит), либо диод, но чтото БМС с диодами на входах (имею ввиду слаботочные 4s-24s входы) я не встречал.

Приложу простейшую аналогичную схемку и сам файл проекта. Протеус вылетает в ошибки при эмуляции настоящей защиты БМС. Пришлось рисовать лампочки, чтобы понять как бежит ток.

На схеме видно как выглядит такой обрыв, это кстати может быть обрыв внутри самой АКБ, что бывает еще реже.
Можете сами поиграться обрывами со стороны +,-, самого провод к бмс, и потом закоротите диоды и посмотрите что будет. Когда отлетает один из проводов-входов БМС, ничего страшного нет, просто усредняются значения от двух банок. Опасен именно разрыв батареи.

Через один из входов пойдет высокое напряжение. Напряжение будет складываться всё также, все ячейки минус одна (оборванная). Перемычкой между физически крайними ячейками в батарее выступает еще не отключившийся контроллер и мотор-колесо. Обычно контроллер еще имеет заряд от емкости и держит ключи на МК открытыми и само МК является в данном случае перемычкой (обмотка МК имеет слишком низкое сопротивление). Про какие либо напряжение ЭДС или противо ЭДС сказать не могу. Допускаю, что это может быть момент разгона, где будет максимальный ток и от искрения плохого контакта на АКБ вообще напряжение пропадет, колесо еще не успеет раскрутиться и выдать большое напряжение ЭДС. Короче, напряжение почти всех элементов устремиться на один из слаботочных входов БМС, где открутилась ячейка.

Пытался сэмулировать простые дешевые активные балансиры, на микросхемах ICL7660, которые цепляются отдельно, каждый на свою ячейку. Там 100% пробой балансира, если ячейка отвалится.

Кто то скажет, да это единичные случаи из ряда фантастики и т.п.. но тут я читал ветку от mr.Dream, который создавал свою БМС, и у него такие же лиферы Headway. В одной из поездок у него открутилась одна банка. Если открутится не полностью, контакт небольшой будет с большой просадкой, то может и не страшно, 60 вольт не проникнут в слаботочку, но опять же как повезет.
Дальше - хуже. Видел видос в ютубе, как у парняги сгорел байк. Что происходит: БМС отваливается, подгорает изза высокого напряжения, хотя сама может после продолжать работать на других ячейках, подгорает только полевик на одном входе. Далее едем домой. Ставим на зарядку. Всё вроде бы ок. Но вот подгоревший полевик начинает высасывать напругу из ячейки. На след день выезжаем. Одна из ячеек почти села по непонятным для нас причинам. Даём газку, АКБ вздувается, и в лучшем случае просто умирает.... или как у паренька с Ютуба происходит возгорание. Байк потерян. БМС ни как не сигнализировала о проблеме, т.к. была обычная примитивная. Все видосы сгоревших байков, это ничто иное как подобные проблемы с БМС, кривым зарядом, мертвыми ячейками под общим огромным током. Это происходит именно в момент езды. Проблемы начинаются от тряски, а не заряда, как некоторые думают.
Видел фото подгоревших проводов БМС, они могут тоже поджечь байк, имеено изза протекающих в обратку по ним токов, в случае с проблемами плохого контакта между ячейками. Провода тонкие, вероятность есть.

[forummailandlogin]

Нет, не совсем. Я имел ввиду, когда у банки открутится винт на перемычке. Допустим открутился + у одной банки, а минус другой банки как ни в чем не бывало продолжает быть подключен к БМС. И с минуса банки через слаботочный вход БМС затекает высокое напряжение. Остановить может его только выключенный мосфет (а может и  не остановит), либо диод, но чтото БМС с диодами на входах (имею ввиду слаботочные 4s-24s входы) я не встречал.

Выгорит конкретная балансировочная ячейка, т.к. ток пойдёт через паразитный диод мосфета и всё. Либо до обрыва и тогда повезёт или до к.з., тогда выгорит вся бмс. Но с банками ни чего не случится.

[An1965]

Подтверждаю, именно по такому сценарию сдохла bms 16s, что-то там даже ещё отключала по общему напряжению - но это уж как повезёт, а та "неконтактная" ячейка в конце концов надулась, сволочь такая, хотя мой косяк 100%, благо что лифер был

[Вырвиглаз]

Если сборка более одного элемента в ячейке, то через оставшиеся элементы ток все равно потечет, что вызовет увеличение дельта V и отключение по ошибке. В идеале. В реальности могут быть разные причуды.

[andrey1]

Подтверждаю

Как решили этот вопрос? Или никак, просто новая БМС? Есть ли вообще решения? Меня всё таки еще волнует безопасность дома, велосипед стоит в квартире. Лиферы тоже горят.... На титанат смотреть не хочется.. MpCO с ячейками из пакетов тоже пугают самими пакетами, они обычно вздуваются легче, хотя их гибкие выводы отлично спаивать на плате, где в отличии от хэдвээев ничего не развинтится и не отвалится.

Сейчас подумываю над такой системой, где будет куча мосфетов управляться ардуиной, и в зависимости от подаваемого сигнала ячейки будут соединяться то в параллель для зарядки напряжением 3,6... то последовательно 60v, для разряда на мотор. Мосфеты нужны с общим сопротивлением 1-5мом на ячейку, их параллелить для меньших потерь...  здесь еще плюс в том, что на каждую ячейку можно подключить отдельный предохранитель, как в Tesla. У меня вообще строгое мнение, что все ячейки в одной параллели должны быть подключены через предохранитель.
Но такая система пока что в теории, схему пока даже не рисовал.

Также есть вариант типа энергоблока, где каждую ячейку заряжать через защитный диод, а состояние напряжения с ячейки снимать обратной связью через большое сопротивление, например 100к. За сопротивлением ставить стабилитрон, чтобы на контроллер не пошло более 5 вольт. Опять же тоже теория. Но при таком способе есть идея постоянно контролировать напряжение на каждой ячейке, как на смарт БМС, и включать сигналы во время проблем хотя бы с одной ячейкой.

Сейчас на БМС без каких либо сигналов о проблемах, вообще не смотрю... Т.к. мой старый аккумулятор похоже тому подтверждение, когда одна ячейка умерла благодаря такой БМС. А разобрать аккумулятор сваренной никелеровнной лентой та еще проблема. Раньше на все эти вопросы по БМС вообще не обращал внимания, думал фигня какаято, у меня же есть БМС, значит мне ничо не страшно. Ну вот пока сам лично не столкнулся...

Есть еще может у кого идеи, как обойти весь этот головняк с умирающими батареями и всегда их держать под контолем?
Добавлено 02 Май 2019 в 15:01

Если сборка более одного элемента в ячейке...

Когда параллель хэдвеев как то попроще с этим. Вероятность что отключатся 2 ячейки в параллели равна почти нулю.
Но лифер тяжелый и параллелить я больше ничего не хочу. Интересует сборка 17s1p... отсюда и вопросы с развинчиванием. Даже без параллели еле в раму вмещается, при весе в 6 кг. Делать из велосипеда мотоцикл с 700 ячейками не хочу, прикалывает крутить педальками в помощь мотору, покататься на моторе я итак могу.

[Вырвиглаз]

Вы лучше схему представьте, а то пока дрожь берет от попытки всунуть абдурино туда, где ей не место.

[VitaliyS]

... интересно, смарт-бмс успеет в подобных случаях в защиту уйти?
хотя, если будет постепенное откручивание, то на любое изменение в какой-либо ячейке должна среагировать.

[An1965]

Как решили этот вопрос?

Решительно выкинул подуставший за 3 года и несвежий изначально лифер и минимизировал точки отказов убрав BMS и поставив 40А\ч пакеты, конечно-же вывел наружу концы для контроля, но уже в ручном режиме - ёмкость позволяет
Категорически не советую повторять!!!

[andrey1]

Категорически не советую повторять!!!

Хаха... а ведь и у меня уже такая мысля возникала. Контролить заряд я и сам смогу, зато не будет ползучего гада, который втихаря ее будет разряжать.

Но! Хочется видеть мертвую банку во время разряда.
Поэтому мне из всех систем нравилась БМС от mr.Dream... Но он чтото полностью ушел с русскоязычного форума и перешел на мову... гдето на чтото обиделся походу.

[forummailandlogin]

Есть еще может у кого идеи, как обойти весь этот головняк с умирающими батареями и всегда их держать под контолем?

Разработать собственную бмс без пассивной балансировки.

[andrey1]

аахаха, начал рисовать схему в протеусе, отключение последовательного режима с помощью мосфетов, вот этого протеуса глючит. Он аккумуляторные сборки начинает неправильно высчитывать если их соеденить меж собой хотябы одним проводом. Это просто смешно. Я не знаю, может этот весь глюк изза модели оптопары pc817...  щас попробую без нее.
Даже по 2 мосфета сделал встерчных, думал решит проблему. Подобное подключение есть в китайских платках заряда tp4056a, со стороны защиты на заряд и разряд.
Кому любопытно - качайте. Библиотеку pc817 прикрепил. Может у меня протеус слишком древний. Попробуйте.
Просто с таким успехом ни о каком моделировании речи не будет. Это уже глюк и я боюсь представить что он будет моделировать, когда пойдут мосфеты для сцепки в параллель.

[andrey1]

Грустно и печально. Это действительно проблема в модели оптопары. Он ее не видит как гальванически развязанную. Без них всё норм.

[andrey1]

Вот с такой оптопарой всё работает.

[andrey1]

Вобщем пока веду расчет, окончательной схемы нет.
На 17s ячейках общее сопротивление всех мосфетов типа HY4008 составит порядка 0,024 Ом. Это при трех параллельных транзисторах между ячейками.
Берем напряжение ячейки около 3,2 вольта.
Пусть 17s будет 54 вольта.
Внутреннее сопротивление лифера беру 0.005 ом на банку, общее 0,085 на банках емкостью 10Ач.

При нагрузке в 10 ампер и мощности около 560 ватт потери на всех транзисторах составят 0,2 вольта и примерно 2 ватт мощности. До контроллера дойдет 52,8 вольт без учета потерь в проводах.
Если без транзисторов, то до контроллера доходит 53 вольта.
1 вольт теряем изза внутреннего сопротивления АКБ. Напомню, на обычном литии просадка при такой мощности и аналогичной емкости Ач составит примерно 4 вольта. Хотя... новая батарея у меня вроде просаживала вольта 2... сейчас даже вспомнить не могу.

При нагрузке в 28 ампер всё гораздо хуже... но это мне и не надо. 560 ватт мне хватает чтобы ехать 42 кмч без педалей..

Транзисторы у китайцев стоят 60 руб штука.
Понадобятся 32 транзистора на заряд при параллельном подключении каждой банки и 48 транзисторов для последовательного подключения банок. Итого 5000 рублей.

Алгоритм простой...  отключаем мосфеты последовательного режима, ждем 1 сек, включаем мосфеты в параллель.. достаточно плавным линейным пуском.. схема при этом чуть усложнится. ШИМ  - это не плавный пуск. Плавный пуск нужен в случае если банки с небольшим  разбросом по напряжениям. Т.к. напряжение каждой банки невысокое, то плавный пуск не должен как либо нагревать транзистор заряда.  На каждую банку будет по 1 транзистору с каждой стороны + и -. И нужен precharge по хорошему, может для этого и пригодится плавный пуск. Опыт создания линейного запуска мосфета на ток 10 ампер у меня был, precharge это не более 1 ампера, греться сильно не должно.

Далее.. зарядились... отключаем зарядник... отключаются "параллельные" мосфеты, через секунду включаем последовательные.
По умолчанию все мосфеты всегда расцеплены. Для управления этой системой нужна ардуина или тинька13 и дополнительный АКБ.. либо... еще можно обдумать другие варианты.

Пугает другое.. если каждую банку заряжать током 5 ампер.... это понадобится 85 чистых ампера при напряжении 3,65....
310 ватт зарядник. Чисто теоретически, можно заколхозить от компа, перемотав вторичку транса.
Чтобы получить  CC/CV нужно ограничить ток... как из компового блока это сделать - непомню.. Но народ делал. Вроде там вся переделка являлась в подключении 1 ноги TL494 на токовый шунт.

[andrey1]

Схему нарисовал... начал моделировать. И проблема.
Я всё таки снова уперся в это....
N-канальный мосфет. Он может работать только со стороны минуса батареи. Если его подключать со стороны плюса, и чтобы паразитный диод не срабатывал, развернуть в нужную сторону стоком к плюсу, ему на затвор нужно подать для открытия положительное напржение относительно стока. А получить такое можно только  с помощью дополнительного питания, либо от прочих конверторов типа push pull. Короче такая же фигня реализована в материнских платах. Спецдрайверы с boost и т.п.
В данной схеме это можно сделать, но это дополнительный жор акб и серьезное усложнение схемы под каждую банку. Везде требуется гальваническая развязка. С точки зрения одной банки - особых проблем нет.

Если ставить P-канальники, то произойдет неравномерный ток заряда крайней банки... она будет заряжаться быстрее, т.к. её плюс не подключен через мосфет.



Есть ли выход? Да есть...  к крайней банке тоже подключать P мосфет. Но тогда при последовательном подключении он будет слабым звеном, либо его придется сдваивать. Т.к. N канальники всёже лучше по характеристикам. И токи держат получше, и сопротивление поменьше. Но скорее всего там придется ставить три мосфета (почти парадокс, нафига?), чтобы 1 был на заряд, и два спаралеленных на разряд.

И да... в этой всей байде есть одна малюююююсенькая проблема - на затворы нужно подавать не менее 10 вольт, а в банках лишь 3 вольта, при условии что они заряжены)))) Т.е. это всё становится невозможным. Городить push-pull внешнее питание под каждый мосфет и тогда можно выкинуть P канальники...  но это уже совсем извращение.. проще создать энергоблок с независимым зарядом каждой ячейке, как здесь уже делал человек с форума.

Короче, схема в простом исполнении работоспособна, но нужных деталей под нее на данный момент не существует)))