Модульная универсальная БМС

Overrider · 06 Апр. 2011 в 15:27

Если хочешь сделать что-то хорошо - сделай это сам, решил я начитавшись про выкрутасы китайских БМС (и потестировав ту что есть у меня).
В обсуждении с коллегами выработался наиболее приемлемый, и, что немаловажно, простой вариант.
На каждую ячейку вешается микроконтроллер ATTiny13 с питанием от этой же ячейки. Контроллер постоянно мониторит напряжение ячейки и работает по следующему алгоритму:
напряжение ячейки > 4,0 вольт => включаем шунт
напряжение ячейки < 3,0 вольт => включаем сигнализацию о разряде
напряжение ячейки между 3,0 и 4,0 вольт => шунт и сигнализация выключены.

Пороги 3,0 и 4,0 выбраны условно. Можно предусмотреть их изменение в прошивке или внешними цепями (перемычки/резисторы).

Стоимость на ячейку получается примерно следующая (всё из терраэлектроники):
32р (attiny13) + 6р (оптрон для сигнала разряда) + 6р (силовой биполярник для балансировочного шунта) = 44р на ячейку
Рассыпуху (резисторы, шунты) не считал, это копейки. Ну и силовой мосфет на отключение от нагрузки при разряде. Тут уже по вкусу, кому что подойдёт.

Пока проект выглядит более-менее реальным, единственным неизвестны остаётся пока програмирование - не прошивка, тут всё более-менее понятно, а именно написание программы. Обнадёживает то что алгоритм простой как три копейки и в случае если не удастся разобраться самостоятельно, есть люди которых можно попросить помочь.

FAS_r7 · 06 Апр. 2011 в 15:41

Была похожая тема - улучшенная БМС.\
Но эта видимо будет не лишней, т.к. здесь, как я понял, планируется именно простая БМС, но с нужными пользователю порогами.

Ещё светодиод, и два контакта под ждампер на каждый МК не помешает. Джампом можно будет менять пороги, составив простую систему команд, светодиод в качестве обратной связи - индикация понятых им команд. EEPROM позволит сохранять настройки.

i · 06 Апр. 2011 в 16:14

Я намерен применить для этого ATtiny26V. Питание от 1.8В (сможет питаться от разряженного лифера (2В)), + наличие термодатчика.
Для сигнальной связи оптрон не нужен, так как все элементы уже соединены между собой в цепь, можно обойтись транзистором и резистором в каскаде.

Alex_Soroka · 06 Апр. 2011 в 19:39

Цитата: FAS_r7 от 06 Апр. 2011 в 15:41
Была похожая тема - улучшенная БМС.\
Но эта видимо будет не лишней, т.к. здесь, как я понял, планируется именно простая БМС, но с нужными пользователю порогами.

Проект "МаксКонтроллер" мне больше нравится...
там именно так как должно быть по уму...
https://electrotransport.ru/index.php/topic,3958.0.html

Цитата: Overrider от 06 Апр. 2011 в 15:27
На каждую ячейку вешается микроконтроллер ATTiny13 с питанием от этой же ячейки. Контроллер постоянно мониторит напряжение ячейки и работает по следующему алгоритму:
напряжение ячейки > 4,0 вольт => включаем шунт
напряжение ячейки < 3,0 вольт => включаем сигнализацию о разряде
напряжение ячейки между 3,0 и 4,0 вольт => шунт и сигнализация выключены.

только сигнализацию - делать "токовой петлей" через оптопару типа РС817, а то ловить потом глюки и наводки ...

ЦитироватьПороги 3,0 и 4,0 выбраны условно. Можно предусмотреть их изменение в прошивке или внешними цепями (перемычки/резисторы).

зачем сложно? есть лифер и есть литий - там четко два уровня...

ЦитироватьПока проект выглядит более-менее реальным, единственным неизвестны остаётся пока програмирование - не прошивка, тут всё более-менее понятно, а именно написание программы. Обнадёживает то что алгоритм простой как три копейки и в случае если не удастся разобраться самостоятельно, есть люди которых можно попросить помочь.

написать не проблема

а у вас программатор есть ?
..."шить" как будете ?

...да и вообще - надо тогда скидываться и разрабатывать нормальную плату под СМД, с тиражированием чтобы получалось... а лучше как в "Мастерките" потом - рассылать комплекты "сделай сам" Почтой... иначе работа на корзину получится

...сам сделал - сам употребил :az:

i · 06 Апр. 2011 в 22:39

Очепятался. В пердыдущем посте надо читать ATtiny25V. Она 8-ми ногая. Хотя и 26 хороша, но ног слишком много.
Вариант сигнализации без оптопар выложу завтра.

Overrider · 07 Апр. 2011 в 07:55

Цитата: Alex_Soroka от 06 Апр. 2011 в 19:39
Проект "МаксКонтроллер" мне больше нравится...
там именно так как должно быть по уму...
https://electrotransport.ru/index.php/topic,3958.0.html

Согласен. Однако два минуса: сроки разработки и цена.

ЦитироватьПороги 3,0 и 4,0 выбраны условно. Можно предусмотреть их изменение в прошивке или внешними цепями (перемычки/резисторы).

зачем сложно? есть лифер и есть литий - там четко два уровня...
[/quote]
Ну тут уж кому что захочется, кому-то надо чтоб вся ёмкость досуха, кому-то -15% ёмкости в пользу 100% жизни. Раз уж балансирка на МК пусть будет хотя бы универсальной.

Цитировать
ЦитироватьПока проект выглядит более-менее реальным, единственным неизвестны остаётся пока програмирование - не прошивка, тут всё более-менее понятно, а именно написание программы. Обнадёживает то что алгоритм простой как три копейки и в случае если не удастся разобраться самостоятельно, есть люди которых можно попросить помочь.
написать не проблема а у вас программатор есть ?
..."шить" как будете ?

Да без проблем, динозавров с LPT портами достаточно, а уж 5 проводов с резисторами найду

Цитировать...да и вообще - надо тогда скидываться и разрабатывать нормальную плату под СМД, с тиражированием чтобы получалось... а лучше как в "Мастерките" потом - рассылать комплекты "сделай сам" Почтой... иначе работа на корзину получится ...сам сделал - сам употребил :az:

Опять же согласен, однако тематическое сообщество в сети (читай форум) это слишком слабо организованная социальная группа. Серьёзные проекты возможны только при наличии одного или более факторов: наличие яркого лидера, наличие упёртого (в хорошем смысле) энтузиаста, общее поле оффлайнового общения.
А на этом конкретном форуме ~~все~~ большинство взрослые люди, со своими делами и заботами.
Так что мне бы синицу в руках, что впрочем не мешает надеяться на максконтроллер

i · 07 Апр. 2011 в 10:45

Прикладываю три варианта связи контроллеров между собой без оптики.
Как видно на схеме транзисторы завязаны в кольцо и получается двух-стабильная система. Транзисторы могут быть или все открыты или все закрыты.

Вариант 3 хорош для сигнальных целей, любой контроллер может "открыть" кольцо, сообщая всем о достижении предельного заряда или разряда. Что бы "закрыть" кольцо достаточно коротнуть базу-эмиттер VT9.
Вариант 2 хорош тем, что контроллеры могут сами рассчитаться на первый-второй, т.е. самостоятельно разобраться, кто к какому элементу подключен. Каждый контроллер "слышит" нижнего и "говорит" верхнему. Плохо то, что контроллеры должны ещё выполнять функцию репитеров, т.е. дублировать полученное снизу сообщение на верх.
Вариант 1 пока мне нравиться больше всего, так как контроллеры "слушают" кольцо и могут при необходимости вмешаться, закрыв или открыв его. Логически они все равноправны и их можно рассматривать как бы при параллельном подключении, то есть по сигналам нельзя понять кто куда подключен, кто первый, а кто второй, значит придётся присваивать адреса вручную.

Все три варианта можно использовать как однопроводную линию передачи информации (скорее всего подойдут обычные алгоритмы и существующие библиотеки). Можно будет узнать напряжение любого элементы, его температуру, дать ему команду на вкл/откл и прочее, что удастся придумать.
Короче- есть возможность диалога с каждым элементом батареи.

Alex_Soroka · 07 Апр. 2011 в 11:00

Цитата: i от 07 Апр. 2011 в 10:45
Прикладываю три варианта связи контроллеров между собой без оптики.

посмотрел я... :bt: :au: не надо так делать...
делайте как в нормальных приборах - "токовая петля" на оптопарах.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%B5%D1%82%D0%BB%D1%8F

и немного извратов тут:
http://www.rlocman.ru/review/article.html?di=64857

в вашем случае - просто "0-1" т.е. есть "ток- нету тока" - как передача данных использовать. Иначе будет туго - я в своей жизни наигрался передачей данных - и гальваника и наводки на неразвязанных цепях уже до печенок достали...

LICC · 07 Апр. 2011 в 11:01

Типа таких модулей должно получится http://www.ev-power.com.au/-Thundersky-Battery-Balancing-System-.html

yuri · 07 Апр. 2011 в 11:10

Цитата: Alex_Soroka от 07 Апр. 2011 в 11:00
Цитата: i от 07 Апр. 2011 в 10:45
Прикладываю три варианта связи контроллеров между собой без оптики.

посмотрел я... :bt: :au: не надо так делать...
делайте как в нормальных приборах - "токовая петля" на оптопарах.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%B5%D1%82%D0%BB%D1%8F

и немного извратов тут:
http://www.rlocman.ru/review/article.html?di=64857

в вашем случае - просто "0-1" т.е. есть "ток- нету тока" - как передача данных использовать. Иначе будет туго - я в своей жизни наигрался передачей данных - и гальваника и наводки на неразвязанных цепях уже до печенок достали...

Согласен 100%. Токовая петля рулит, особенно при передаче на большие расстояния.

i · 07 Апр. 2011 в 11:57

Это и есть токовая петля. Транзисторы не усиливают ток, а меняют уровень напряжения (схема ОБ). Информация передаётся в цифровом виде (пакетами), а не в аналоговом, по этому к помехам система будет весьма устойчива. Ток можно выбрать в районе 4-10 ма (помехам навести такие токи весьма проблематично), провода короткие (от ячейки до ячейки), если ещё добавить контроль передачи пакетов, то любые помехи могут сказаться только на скорости передачи, а не на достоверности передачи.
Не вижу препятствий.

Overrider · 07 Апр. 2011 в 15:50

Уважаемый [b-b]i[/b-b] поясните пожалуйста чем схема на транзисторах лучше оптронной? Просто логику оптронов я хорошо понимаю, а эту к сожалению, не очень

Появилась ещё мысль сделать UART только на передачу, на ИК-диодах (направленных чтоб друг друга не засвечивали) тогда можно будет КПКшкой с ИК-портом "понюхать" состояние каждой ячейки не влезая в батарею тестером.
Но это всё на вырост. Сейчас надо хотя бы балансирку-контроляшку собрать

i · 07 Апр. 2011 в 16:42

Для двусторонней передачи данных требуется два оптрона. Предложенная схема проще, дешевле, компактнее. Оптроны оправданы там, где полностью отсутствует гальваническая связь, а в батарее все элементы связаны между собой, что и позволило сделать такую схему.
ИК штука интересная. Недавно тестировал спутниковый декодер и портативный телевизор, так получилось, что пульт от декодера работал на той же частоте, что и пульт от телевизора. Пытаюсь выйти в меню, а меняется канал. Приёмник телевизора я заклеивал полосками бумаги и считал сколько слоёв потребуется, что бы "ослепить" его. После двадцатого слоя сдался и приклеил фольгу, только тогда он "ослеп". Это к вопросу об экранировании ИК передатчиков.
Если реализовать связь со всеми ячейками, то потом, с помощью одного из контроллеров можно организовать опрос всех ячеек через UART, ИК, com, bluetooth, USB и пр.
Мне кажется, что каждый электронный узел в ЭТС должен уметь отвечать на заданные вопросы, а уж АКБ и подавно, это самый главный элемент системы.

Overrider · 07 Апр. 2011 в 18:00

Мне кажется что набор вопросов к АКБ не шибко велик и можно отвечать на них на все не дожидаясь пока спросят

Alex_Soroka · 07 Апр. 2011 в 18:57

Цитата: Overrider от 07 Апр. 2011 в 18:00
Мне кажется что набор вопросов к АКБ не шибко велик и можно отвечать на них на все не дожидаясь пока спросят

вот и я про что

а понять что "идет заряд" - не так уж и сложно...

i · 07 Апр. 2011 в 21:24

Возможно я и усложняю проблему, пусть и упрощая схему. Каждый волен делать так как считает нужным, я просто посчитал необходимым поделится своими соображениями, так как занимаюсь сейчас подобной проблемой. Если считаете, что оптроны лучше - делайте, если достаточно только сигнала "готов" - на здоровье, а для слежением за динамикой разряда можно купить цикл-аналист, а если ячеек много, то несколько.

xaoyag · 07 Апр. 2011 в 21:46

Есть способ по проще Супервизоры, но не те которые в магазинах товар продают

есть такие например на 2.1 вольта, это уже готовое решение компаратор + опорное + транзистор в нутри элемента, порог срабатывания довольно точный, токи маленькие зато если управлять через оптику то самое оно.
Для примера вложу схемку. Вот тот что ТС - 54 2.1вольта и есть супервизор
Вот статья про них http://www.compeljournal.ru/enews/2007/8/3

Overrider · 07 Апр. 2011 в 23:15

Цитата: i от 07 Апр. 2011 в 21:24
Возможно я и усложняю проблему, пусть и упрощая схему. Каждый волен делать так как считает нужным, я просто посчитал необходимым поделится своими соображениями, так как занимаюсь сейчас подобной проблемой. Если считаете, что оптроны лучше - делайте, если достаточно только сигнала "готов" - на здоровье, а для слежением за динамикой разряда можно купить цикл-аналист, а если ячеек много, то несколько.

нет, правда, для меня схема с транзисторами выглядит сложнее

да и деталей больше получается.
что касается взаимной засветки инфракрасников, так им можно ток урезать чтоб далеко не светили.
и я не вижу смысла каждый раз снимать кривую разряда/заряда. достаточно сделать это один раз после балансировки, по самому слабому элементу, чтобы убедиться что всё хорошо. ну и если возникнут какие-то проблемы/подозрения относительно ёмкости/здоровья ячеек

кстати ради тестирования собраной батареи, можно собрать супервизора для сбора инфы со всех 12 ячеек по УАРТу и последующему выплёвыванию собраных данных в комп. хотя бы даже на том же ардуино. А с ком-портом можно работать даже из экселя, и прямо в нём строить графики в реальном времени :bf:

Цитата: xaoyag от 07 Апр. 2011 в 21:46
Есть способ по проще Супервизоры, но не те которые в магазинах товар продают есть такие например на 2.1 вольта, это уже готовое решение компаратор + опорное + транзистор в нутри элемента, порог срабатывания довольно точный, токи маленькие зато если управлять через оптику то самое оно.
Для примера вложу схемку. Вот тот что ТС - 54 2.1вольта и есть супервизор
Вот статья про них http://www.compeljournal.ru/enews/2007/8/3

Если я правильно понял, то эти штуки могут контролировать только один уровень напряжения и пороги у них жестко фиксированы. Подойдёт в пару к балансирам LICC'a как контроль от переразряда, но строить на них всю BMS нерационально