BMS от mr.Dream для 20S LiFePo4. Процесс изготовления. Много фото.

[nortelius]

А то вечерами скучно, пиво надоело)))

У меня тоже такое было, пока дочь не родилась.

[mr.Dream]

Отличная работа mr.Dream !
Не большие замечания:
1. Тестер UT33D на используемом пределе имеет погрешность 0.5% +2 цифры последнего знака, то есть  5В могут быть показаны как от 4.95 до 5.27В , ну и любое значение между этими. Рекомендую для "Рыбалки" посерьезней тестеры например UT71C (на DX.com относительно не дорого)
2. Плату перед монтажем лучше лудить (плетенка смоченная припоем таскается по дорожкам жалом паяльника)
3. Не хватает схемы, можно былоб по обсуждать.
А так Респект и уважуха!      

1. Тестер откалиброван на прецезионном осцилографе с высокой разрядностю
2. Лудить плату буду в следующий раз сплавом розе в кислой среде и кипятке
3. Да... схема в уме. Рисовать - лень Сразу разводку делал.

ну и допустил фатальную ошибку монтажа, про которую узнал уже в процессе эксплуатации - из за небольшой ошибки в рассчетах пришлось резать дорожки и менять немножко схему. И так случилось, что резистивные делители верхнего порога встали в один ряд без промежутков. То есть 40 резюков. Когда такую плату немного прогнуть, отслаивается металлизация из за сильного напряжения. Даже после пайки плату немного скрутило. Вот и придется делать наново.
Пока что заряжаю через БМС, а разряжаю без нее, ориентируясь на показания ваттметра, разряжаю не больше 13 а/ч. Ровно столько, сколько "залил" в полуразряженную до полного заряда. Вчера сделав круг по городу (26км) высадил почти 9А/ч.

[FAS_r7]

а TL-ку лучше вообще не греть, у нее от температуры плывут параметры открывания в большую сторону.

Код Выделить Развернуть

...
Температурный коэффициент (от типового до максимального) 34...0 ppm/°C
...

теперь считаем.
34 миллионных (PortionPerMillion) на каждый грудус.
было 25, потеплело до 75, т.е. на 50.  это значит опорное уплывет на 1700ppm, т.е. на 0.17%. итого 2.5В превращаются допустим в 2.504В.   не так и плохо!


ну а автору плюсадин.

[_claw]

Кстати ко мне едут две БМСки которые  _claw чуть выше запостил. Через пару недель прибудут.

Если эти БМСки умеют масштабироватся (расширяться), создайте по ним отдельную тему, пож.

ну вот пришли мои прелести бмски
однако когда раскрыл их, немного опешил от размеров. невнимательно видимо читал анотацию к ним. выкладываю все образцы, что пришли, для общего развития так сказать.


а теперь подетальнее с тылу и смотрим на фет


короче Т410 не лучший вариант для этой бмс с ее габаритами и минимумом алю для радиатора. в моем случае это 50А. боюсь долго не протянет. можно перепаять на 75 или 4110. а вот что с шунтом делать? ну очень он хилый какойто. можно конечно нихрома напаять, вместо этой порнографии.
добавлю даташит на хунхузском

даташит

вопрос по масштабируемости остался открытым.
модераторы, можно отделить посты по этой бмске в отдельный топик?

[clawham]

Ну чтож..отпишусь и я по своей БМСке?

Платы модульные на специализированной микросхеме с импровизированной схемой умощнения(до 500 миллиампер) балансировки. каждый модуль отрабатывает от 5 до 10 ячеек, контролирует переразряд перезаряд балансировку и ток заряда разряда и КЗ. всё программируется в еепроме один раз.

Так же к этим модулям идут две платки силовых коммутаторов, суть их в том чтоб отрабатывать требования любого из модулей прекратить разрядку или зарядку при этом прекратить мгновенно, а возврат-включение- производится плавно для зарядки конденсаторов.

Прилагаю схемы и печатки данных модулей а так же прошивку для атмеги 8 которая будет одноразовым программатором для микросхемы каждого модуля.

Схема модуля + плата двусторонка под неё(можно и одной стороной обойтись)

Спойлер

Схема и печатка платы размыкателей силовых

Спойлер

Фото готовой платы

Спойлер

Масштабируемость заключается в увеличении колличества оптопар парралельно тем двум что уже есть на платах силовых размыкателей, кроме того стоит помнить что эти силовые размыкатели включаются встречно друг к другу....так чтоб сурс одного силового транзистора смотрел в сторону - батареи и - силового выхода батарейного пака.
Запуск/активация этих плат и размыкателей - подключение зарядки - она обеспечит напряжение для открывания зарядных силовых размыкателей и они не потухнут пока акб не умрет.


Если кого интересует - могу изговорить и прошить пару платок - конечно же это будет долго и конечно же если хотите - могу подготовить печатки для заказа на производстве(китайском) - две недели и вуаля - красота.

а да...микросхема - bq77pl900 -не редкая и можно 5 штук получить на шару.

Можно запрограммировать:
- нижний порог каждой батареи от 1,4 до 2,9 вольт
- гистерезис(на сколько подняться должно напряжение чтоб включить снова разрядку) 0,2-1,2
- превышение тока на шунте в милливолььтах падения - от 10 милливольт до 85 при заряде
- задержку реакции превышения тока(сколько ток превышается а реакции нет) от 1 до 30 секунд
- превышение тока при разряде - падение на шунте с 60 милливольт до  135
- задержка реакции КЗ с 0 микросекунд до 900
- превышение напряжения на ячейке с 4,15 до 4,5 вольт
- задержку и гистерезис я выставил в ноль - работает как на видео.

Видео процесса зарядки+балансировки :

VID 20130624 212144

[IvanM]

Clawham,так получается Ваша БМС для литий-полимера?

[clawham]

Ну судя по пункту - превышение напряжения на ячейке с 4,15 до 4,5 вольт - таки да. Но есть модификации этой же микрухи один-в-один по распиновке и программированию но с другим диапазоном верхних порогов/
кроме того эту микруху можно оснастить микроконтроллером и уже ним контролировать что угодно - она умеет выдавать наружу напругу каждой ячейки, всего пака деленного на 30 и ток умноженный на выставленный коэффициент с шунта.
Но может работать и сама по себе разницы нет...если кому интересно - могу и организовать МК....там тиньки 2313 должно за глаза хватить или ещё чего малоногого дешевого...заодно и экранчик от нокии 3110/1100 можно втулить что бза всем этим наблюдать и ваттметр туда же чобственно себе такое и хочу сделать - пины управления у меня выведены на гребенку

[mr.Dream]

Разрабатываю ради интереса схему БМС, но изменил подход. Теперь я не буду контролировать каждую ячейку пороговым элементом, а буду выводить через дифференциальные усилители по одному значению на выход - напряжение самой разряженной и самой заряженной ячейки. А далее уже буду что то делать с этим. Сначала думал делать на каком то программируемом контроллере с АЦП, но пока не дорос. Прошу покритиковать схему на ОУ с детектированием высокого порога.
Первые 4е ОУ выделяют разностное напряжение на каждой банке и делают его относительно минуса первой ячейки. Следующие 4 ОУ работают уже как компараторы, сравнивая с эталонным напряжением (в данном случае - стабилитрон)

[варп]

[user]mr.Dream[/user], схемы на ОУ имеют одно мерзкое свойство - они всегда выглядят очень красиво на бумаге , и при этом , либо вообще не работают , либо работают с точностью до наоборот...Разрабатывать схемы на них без определённых навыков достаточно тяжело... Схема , которою Вы привели - из их числа , и не будет работать вообще....Причина очень проста - при однополярном питании , при равенстве потенциалов на входах ( на входах дифференциального усилителя..., уточнение - для придир...) , на выходе ОУ будет потенциал равный Еп/2 ...., и это портит всю малину....Сами посудите - в данной схеме на выходе ОУ  будет потенциал равный (Еп/2+Eэлемента)....Учитывая , что Еп ( сумма напряжений всех элементов ) будет всё время разная , что с чём будут сравнивать выходные компараторы?
Но и это ещё не всё....
Большенство ОУ НЕ МОГУТ работать с потенциалами на его входах РАВНЫМИ потенциалам шин питания ...Обычно в даташите сказано - потенциал на входе должен быть больше чем ( -Еп плюс 1,5V ) , и меньше чем (+Еп минус 1,5V).....Т.е. - у верхнего и нижнего ОУ будут неслабые проблемы...., и это может оказаться НЕПРЕОДАЛИМОЙ ПРЕГРАДОЙ...
Ещё плохо то , что без специальных мер , схема будет работоспособна до напряжения 36 Вольт - максимальное напряжения питания ОУ..., а дальше придётся ещё поплясать с бубном....

[Vladigit]

[user]mr.Dream[/user], не понятно зачем нижние сопротивления делителей подключены на общий. По моему, надо раскидать на минуса ячеек. 
[user]варп[/user], вы видимо, плохо понимаете как работает ОУ. Не всегда при равенстве потенциалов на входах, на выходе будет половина питания. А точнее на выходе будет такая величина напряжения, чтобы на входах была разница 0, при подключенной обратной связи. У нижнего ОУ проблем не будет, и верхнего тоже, т.к. у нижнего потенциал будет подаваться на инвертирующий вывод с выхода, а верхнему потенциал урежется.

[clawham]

это ужас а не схема и почему - ответ очень прост - резюки нужны прецизионные кроме того питание нужно будет -12 ... +Vbat/2 ? а где такие операционники есть? 50 вольт common mode . А смещение?
Просимулировал я это дело...ну...даже с прецизионными инструментальниками и идеально одинаковыми резюками получается не очень радужная картинка....он всегда +- 50 милливольт врет...и в зависимости от операционника то в плюс то в минус... кроме того...обратите внимание - вы каждую банку коротите на общую землю резисторами! первая банка будет испытывать ток всех 20-ти делителей...примерно по 0,3 миллиампера на каждую банку...6 миллиампер...считайте сами...

тут уж проще по 6 банок заводить на простенькие МК а уже с них через развязанный оптически ком порт выводить на большой мк который и будет систематизировать данные и решать что делать с батареей.
Кроме того не вижу балансировки ! это только замеры и они весьма несуразные будут.

Если Вы согласны приобрести BQ77PL900 (ну вообще то 2 штуки надо) и какую-нить Atmega8 (аналогично 2 шт) - Я бы накидал специально для Вас и програмку и разводку для очень компактного и неимоверно простого схемотически ну и невероятно умного бмс   Нужно только решить - экран от nokia 3310 допустимо применять? и 4 кнопочки чтоб параметры настраивать

[VVK]

Сначала думал делать на каком то программируемом контроллере с АЦП, но пока не дорос.

[user]mr.Dream[/user], до этого дорастать не надо, я выкладывал схему и исходник на контроллере: https://electrotransport.ru/index.php?topic=21183.0
Просто копируете измерительную часть и добавляете ключи разряда ячеек. Если поставите резисторы 0.1%, получите точность +-20мВ. А если еще откалибровать, то точность будет не хуже +-10мВ, а скорее всего и лучше. И от температуры не зависит. Единственный недостаток такой схемы, относительно высокое потребление ~0.7мА. Т.е. не использующуюся батарею нужно будет заряжать раз в два месяца.

Или используйте BQ77PL900, как предлагает [user]clawham[/user].



Добавлено 05 Март 2014 в 10:58

Сначала думал делать на каком то программируемом контроллере с АЦП, но пока не дорос.

[user]mr.Dream[/user], до этого дорастать не надо, я выкладывал схему и исходник на контроллере: https://electrotransport.ru/index.php?topic=21183.0
Просто копируете измерительную часть и добавляете ключи разряда ячеек. Если поставите резисторы 0.1%, получите точность +-20мВ. А если еще откалибровать, то точность будет не хуже +-10мВ, а скорее всего и лучше. И от температуры не зависит. Единственный недостаток такой схемы, относительно высокое потребление ~0.7мА. Т.е. не использующуюся батарею нужно будет заряжать раз в два месяца.

Или используйте BQ77PL900, как предлагает [user]clawham[/user].

[all_bud]

уважаемые специалисты, что думаете по поводу емкостной балансировки http://qrx.narod.ru/bp/bat_v.htm в частности по микрухам ICL7660 (MAX1044 или отечественный аналог КР1168ЕП1)

[clawham]

Ёмкостные тоже рассматривал...пришел к выводу что ещё не создали нормальных 12-20 канальных переключателей с нормальным током и максимальным напряжением смещения...утопия...проще в резюк высаживать

[all_bud]

[user]clawham[/user], меня в емкостной балансировке привлекает простота самого процесса. я как понял из той статьи процесс балансировки происходит путем перекачивания заряда и постоянного сравнения напруги на ячейках (правда ток баланировки до 20ма), то есть балансировка происходит не только во время окончания заряда, но и во время покоя. Для режима CV это да же не плохо. И самый пока главный вопрос, в процессе разряда большие токи не выведут данную микруху из строя?

[clawham]

эта микруха впринципе два 100 омных резистора вместо ключей имеет!
и как вы собрались её использовать если у неё предельное напряжение всего 15 вольт?
простота в теории сказывается на качестве....две соседние батареи с большим разбросом вы ещё и выравняете а вот в 20S конфиге 10 и 20 батареи дооолго дооолго оно будет выравнивать! ничего не проще..там на самом деле тож хитрый алгоритм надо использовать чтоб каждая батарея попеременно со всем клацала типа как подбор кода в кодовом замке - надо перебрать все возможные комбинации .

для этого нужна микруха типа 74hc4052 у которой 4 канала диференциальных..но она низковольтная...высоковольтные имеют ключи в килоом.

Не стоит же забывать и о потреблении....первая и последняя ячейки будут испытывать вдвое меньший ток нагрузки...остальные по пол миллиампера. и это же совсем не даёт нам понятия о реальных напряжениях на батарее, о моментах когда при разряде слабая просела больше соседей, когда надо отключить нагрузку или зарядку...

Да и дорого блин...10-20 микрух черджпумп...и кондеров надо бОльшой ёмкости и низким импедансом. Я для себя сделал вывод что не актуально. Хотя да...чисто в теории они должны будут вывести батареи в одно напряжение...но как-то оно неэффективно получается...

[all_bud]

[user]clawham[/user], ну как бы стоит задача балансировать не 20 АКБ одной микрухой, а 2 АКБ одной микрухой в сборке 22S, вот по такой схеме:

[KolobOkUS]

Разрабатываю ради интереса схему БМС, но изменил подход.

mr.Dream, Ваша схема ФУНКЦИОНАЛЬНО совершенно работоспособна, что бы здесь не говорили...
Но вот, как говорят, дьявол кроется в мелочах... То есть, пытаясь ее воплотить в "железо" Вы столкнетесь с множеством трудностей.
   Необходимость использовать операционники  Rail-to-Rail Input/Output на допустимое  напряжение питания не менее 17В (для группы из 4 ячеек);
   Эти ОУ должны иметь пикаамперные входы и быть практически прецизионными по температурной стабильности смещений;
   Как уже говорилось, резисторы должны быть 0,1%, если Вы хотите получить приемлемую точность.
Ток через первую ячейку, без учета питания ОУ,  в этой схеме будет порядка 0,4мА.
Конечно, ни о каких +- 50мВ нет речи, если правильно выбраны операционники и резисторы (привет симуляторам). Можно получить единицы милливольт. Но какой ценой! 
Однако, при желании, можно многое, даже с этой схемой!