Едем. Обрыв банки. Что будет с BMS?

[andrey1]

[user]TRO[/user], В статье приводятся данные о подключениях ближе к минусу и к плюсу. Если я правильно понял, то это и есть наш случай, когда последние ОУ с каждого полюса батареи работают в разных режимах. 17S, и 1 и 17 ячейки являются крайними.
Питание закладываю изначально как двуполярное, каким нибудь мини преобразователем раскладывать. Токи у этих операционников мизерные.
Если по входу ставить большие сопротивления, например как в заводских БМС, там после защиты стоят по 1М резюки, подключены на базы транзисторов драйверов для высокотоковых полевиков. Поидее большие сопротивления должны помочь с использованием низковольтных ОУ?

[TRO]

[user]andrey1[/user], Я же написал

А Rail-2-Rail обычно низковольтные, с ними проблемнее вычитатель делать на большие напряжения.

А вы 5.5 вольтовый предлагаете.
Вот прикиньте в протеусе насколько надо делители что бы на входах выше этих 5,5в не скакнуло если вычитать надо с 60 вольт.

[forummailandlogin]

Я так понял в подобных устройствах крайне желательны ОУ Rail-2-Rail. На сколько это важно? Из статьи на  Хабре понял что эта важность к нашему случаю тоже относится..

Вообще не обязательно. Всё будет зависеть какой диапазон выходных напряжений вы собираетесь использовать. Очевидно, что если опорное равно нулю, К.У.=1 и питание усилителя -1,2 +5 В, а замеряете вы разность LiIon батарейки, то на выходе будет 2,5-4,2. Т.е. диапазон 0-2,5 не используется вообще, зато 4,2 может упираться в потолок (в зависимости от используемого усилителя) - есть смысл опустить опору и сместить диапазон в низ.

[user]andrey1[/user], Я же написал А вы 5.5 вольтовый предлагаете.
Вот прикиньте в протеусе насколько надо делители что бы на входах выше этих 5,5в не скакнуло если вычитать надо с 60 вольт.

Так он же не ноль из шестидесяти вычитает, а на 55,8 вольта, не более.

[TRO]

Так он же не ноль из шестидесяти вычитает, а на 55,8 вольта, не более.

А не важно сколько он вычитает, посмотрите на схему вычитателя,

Если на U2 будет 55,8 вольта, то сколько будет на точке 2?
А теперь вспомним, что там должно быть не больше чем 5,5 вольт (питание операционника)

[forummailandlogin]

[user]TRO[/user], да, да, был не прав, забыл о синфазном.
Или искать усилитель с питанием 60 вольт, или делить внося шум и разброс, или отделять питание измерительной части.

[Hoborg]

Подавление синфазной составляющей делается в низковольтных схемах на 2 ОУ. Типа в такой схеме:



Главное использовать согласованные резисторы. Эта схема под двухполярное питание, но аналогично делается и под однополярное. Пока схема в активности, на входах ОУ напряжения нет. При достижении насыщения ОУ естественно требуется диодный ограничитель на "-" входах ОУ для защиты.
Есть и специальные микросхемы. Например, интегральные токовые мониторы, имеющие питание 5V, могут измерять ток, а по сути напряжение на шунте, находящемся под потенциалом в сотню другую вольт.

[andrey1]

Питание будет отделено от измерительной части только косвенно. Земелька один черт будет задействована через двуполярный трансформатор в конечном счете. По другому я так понимаю невозможно. Схема на трех ОУ (инструментальный ОУ) не захотела работать в моделировании, измерений никаких нет. Аккумулятор подключается между двумя не инвертированными входами+, может в этом проблема.
Про антисинфазную схему с двумя ОУ не знал, надо будет тоже протестировать. Хочется убрать как можно больше помех.
Под двуполярное питание присмотрел микрушку max1044... конденсаторный преобразователь. И я так понял, что помех там достаточно, поэтому не факт что нормально подойдет. Конечно, нужно реальное тестирование. Без выхода в поля, моделировать можно вечно, в реале вообще не факт, что будет работать. В моем понимании, если будут прыгать сотые вольта (второй знак), то схему можно признавать нерабочей.

И еще... тут задумался. Что всё таки лучше, балансировать путем стравливания с самой заряженной ячейки или путем закачки в самую низковольтную ячейку? Начинаю вспоминать реакцию полудохлого лития на подачу зарядного тока, напряжение растет достаточно быстро, спадает без нагрузки медленно. Если учитывать, что АКБ имеют износ и повышенное внутреннее сопротивление, то при подключении зарядника к батарее, получаем резкий прирост общего напряжения на 0,4 вольта во всей АКБ. Это реальный случай на liion АКБ 48 вольт 10Ач 13S. Т.е. на ячейке при подаче зарядного тока в 2 ампера получаем подскок в 0.03 вольта на ячейку. Если не вводить гистерезис, то балансировка бмс ВОЗМОЖНО начнет сходить с ума в режиме вкл/выкл. Как известно, если на АКБ напряжение повышается, то значит ячейка приняла заряд, сколько смогла. Повышение напряжения на ячейке сигнализирует о влитой емкости. На дохлом АКБ максимальное напряжение достигает быстрее. Отключаем подачу тока... и получаем достаточно плавное снижение напряжения, которое может длится минутами и часами. И вот тут проблема, какова будет реакция бмс на подобный трюк с мгновенным повышением напряжения на ячейке. Помню раньше встречались зарядные устройства для NiMH, где в процессе заряда был такт разряда, после которого производился замер. Это помогало более точно понимать, что там влилось.

Если мы будем примерять метода не заряда ячейки, а разряда, то всё будет спокойнее (возможно). Естественно нужен тест. Причем на старой слабой АКБ. И уже по факту нужно понимать, что же лучше... Вполне вероятно, что оба процесса, заряд или стравливание, могут быть равнозначны по просадке/увеличению напряжения, т.е. без гистерезиса будет постоянное гонево. В аналоговой схеме адекватный гистерезис получить будет сложновато, рост количества деталей в устройстве никчему.

Также нужно чтобы напряжение при зарядке ячейки (накачка в низковольтную банку) не превышало 3,65 вольт, не срабатывала защита по перезаряду в момент перекачки энергии. Например, на ячейке 3.59 вольт, запустился процесс балансировки, подается приличный ток в ячейку, через секунду там уже 3.7. Рвать заряд не нужно, нужно просто остановить накачку в эту ячейку и ждать остальных. Лучший вариант внедрить CC/CV или CV в балансиры. Может это мелочь и этим можно пренебречь, не знаю. Поэтому такой метод мне кажется менее приемлемым, чем метод стравливания с самой высоковольтной ячейки. Слишком много всяких премудростей получается.

Если использовать не аналоговый режим, а микроконтроллер (ардуинь), то естественно особых проблем с этим нет. Там уже проблемы с быстродействием и фильтрацией прыгающих значений в АЦП.

Вот поэтому я больше всего люблю заряд каждой ячейки отдельно, достиг максимум - просто отключаем заряд и проблема исчезает. а в конце можно снова "подплюнуть" на минуту во все банки, для полного красивого равновесия.

[andrey1]

Есть и специальные микросхемы. Например, интегральные токовые мониторы,

Токовые мониторы нам не помогут. Они будут мерить падение напряжения на шунте при нагрузке или заряде. Даже если вычитать падение с двух с краев ячейки, мы не сможем узнать ее напряжение, а падение будет одинаковым.

Возможно я чтото не понимаю, но нам нужно измерять падаение не на шунте, а на акб. Ячейка = низкоомный шунт с собственной ЭДС.


В общем пришел к простому умозаключению.
1. Метод балансировки с помощью закачки в самую слабую низковольтную ячейку можно использовать только при разряде.
2. Метод балансировки с помощью стравливания с самой заряженной ячейки только во время заряда.
3. В идеале метод 1, вручную отключаемый. Если не хочется балансировать постоянно при разряде, то можно отключать.
4. Балансировку при разряде включать только при условии падения напряжения на плохой банке ниже уровня 30% заряда, либо если напряжение отличается более чем на 0,3 вольта от среднего значения. Выключать при срабатывании защиты по низкому напряжению.
5. При обеих активных балансировках устройство получится примерно в 1,5 раза сложнее.

[TRO]

Есть способ сделать на низковольтном операционнике вычитатель высоковольтных сигналов.

Решается добавлением одного резистора, но соотношения этих резисторов в схеме становятся не очевидными для тех кто не знает как считать.

[forummailandlogin]

Идея с делителями не рабочая т.к. не все входящие напряжения надо делить и делитель от ячейки к ячейке будет разный.

[TRO]

[user]forummailandlogin[/user], Просто жесть. Я привел схему вычитателя которая без изменения номиналов делителей покажет на выходе напряжение любой ячейки к которой будет подключена (хоть к первой, хоть к последней). Ну освойте вы хоть самый примитивный симулятор, проверяйте в нем свои догадки, а потом пишите.

[Hoborg]

Токовые мониторы нам не помогут.

Я привел токовый монитор как пример дифференциального усилителя с подавлением синфазного сигнала, значительно превышающего питание микросхемы (это обычный дифф усилитель напряжения, только с большим усилением). А схема с 2 ОУ - пример, как это может реализовываться при полном отсутствии входного напряжения - в приведенном примере на всех входах ОУ в рабочем диапазоне виртуальный нуль (пока любой из ОУ не достигнет насыщения).

[i]

Тут я уже много раз на форуме читал, как у людей отваливались ячейки, и заряд в них попросту не шел. В том числе это было с "Энергоблоком от "i". Т.е. это 100% убъет акб. Пищалка нужна,

Было дело.
Решил проблему введением схемы отключения АКБ по сигналу от ячейки, что она разряжена. Поверил в боевых условиях. Один раз специально катался до отруба. В другой раз система рубанула питание в пути (как и положено, в самый неподходящий момент - было темно и мокро), по причине ослабления контакта ячейки.
Система отработала на ура, спасла ячейку... а на меня ей наплевать.
Возможно введу команду "сдохни сука, но вывези". 

P.S. Ключи выключения батареи (18S1P) у меня расположены не вверху или внизу, а примерно посередине  - так было удобно конструктивно. Второй сезон работает отлично. Таким образом, то что является приговором для БМС, в энергоблоке - просто штатная фича.

[i]

Это активный выпрямитель.

Схема понравилась. Только боюсь может получиться автогенерация. Вы эту схему в реале проверяли?
Я применил спецмикруху для управления выпрямителем. Она мне не очень нравиться, но работает все равно лучше диода.

[forummailandlogin]

[user]TRO[/user], схема ваша рабочая с оговорками

но соотношения этих резисторов в схеме становятся не очевидными для тех кто не знает как считать

.

• Как я и говорил не все напряжения надо делить, а лучше вообще не делить внося шум, а потом задирать КУ усиливая этот шум.
  Картинка 0. Нижняя осциллограмма.
• Разброс номиналов резисторов в 1% даст разность входных и выходных напряжений до 8 мВ. Это только одного резистора (R39). 5% даст до 40 мВ.  И это только одного резистора (R39). См. среднюю осциллограмму.
  Картинка 1 - Все резисторы равны.
  Картинка 2 - R39 (нижний правый угол) = +1%.
  Картинка 3 - R39 (нижний правый угол) = +5%.
• Это всё равно, что разными вольтметрами измерения проводить.

[user]TRO[/user], может мне ещё какой стимулятор освоить???

Схема понравилась. Только боюсь может получиться автогенерация. Вы эту схему в реале проверяли?
Я применил спецмикруху для управления выпрямителем. Она мне не очень нравиться, но работает все равно лучше диода.

Да, полностью работоспособна. Но с одной оговоркой - должно быть мёртвое время, иначе сквозняк. Т.е. В нормальном двухтактнике работает как часы.

А то если все резисторы пляшут как попало. 10 итераций.
±1%.
±5%.

Вывод простой - надо использовать всего один измерительный канал, которым тыкаться в разные ячейки, а не сколько ячеек столько и каналов.

[andrey1]

ывод простой - надо использовать всего один измерительный канал, которым тыкаться в разные ячейки

А не получится так, что мультиплексор переключая каналы, сам будет вносить точно такие же погрешности, как плавающие резисторы?

[An1965]

точно такие же погрешности

Если и будет погрешность в этом случае, то одинаковая для всех каналов и уже тогда скомпенсировать её не составит труда (теоретически )

[forummailandlogin]

[user]andrey1[/user], нет. При выращивании кристалла микросхемы, техпроцесс для одного слоя один. И если уползли показатели у какого либо транзистора/резистора, то уползут они у всех. Причём в одну и туже сторону.

Взяв два мультиплексора 74HC4051, на первый не чётные выходы батарей, на второй чётные. Получим то, что и хотим, только полярность будет разной при переключении. Ставим дифференциальный усилитель и выпрямитель - всё.