OpAmp zur Zellspannungsmessung

[Max (Gast)]

Hallo,

ich möchte einen Unterspannungsschutz in Hardware (ohne Arduino, etc) 
realisieren.
Dazu habe ich pro Zelle einen Differenzverstärker angebracht (LM324 -> 
Akku mit 4S -> pro Zelle ein Kanal). Alles was ich möchte ist, dass der 
OpAmp die Relativspannung jeder Zelle ausgibt und ich nicht mit der 
absoluten Spannung bezüglich GND (und Spannungsteilern oder so arbeiten 
muss). Der Ausgang geht dann in einen 4-Kanal Komparator, der die 
Unterspannung erkennen soll.

Reicht es wenn ich diesen mit 5V versorge, da er nicht mehr als 4V 
ausgeben muss, oder muss ich ihn an die Batteriespannung (12.8V nom 
(INTERNAL_SUPPLY)) hängen?
Haut das mit dem Komparator so hin? Ich bin mir nie sicher bei der Logik 
von den Dingern. Wenn die Zellspannung kleiner wird als die 
Minimalspannung, dann schaltet der Open Collector, wodurch der 
Transistor NICHT mehr schaltet, richtig?

Danke schon mal für die Unterstützung!

[Achim S. (Gast)]

Max schrieb:
> und ich nicht mit der
> absoluten Spannung bezüglich GND (und Spannungsteilern oder so arbeiten
> muss).

Na ja, die "Spannungsteiler oder so" hast du immer noch, jetzt stecken 
sie halt in der Beschaltung der OPV.

Max schrieb:
> Reicht es wenn ich diesen mit 5V versorge, da er nicht mehr als 4V
> ausgeben muss, oder muss ich ihn an die Batteriespannung (12.8V nom
> (INTERNAL_SUPPLY)) hängen?

Der Supply muss nicht nur für den Ausgang reichen, sondern auch für die 
Eingänge. Was ist die größte Spannung, die die Eingänge deiner OPV sehen 
(die absoluten Spannungen, nicht nur die Differenzen)? Mehr als 5V? Dann 
wird ein 5V Supply nicht reichen.

Max schrieb:
> Haut das mit dem Komparator so hin? Ich bin mir nie sicher bei der Logik
> von den Dingern.

Vergiss für die Logik des Komparators einfach mal die Tatsache, dass er 
einen OC-Ausgang hat: wenn der +Eingang kleiner ist als der -Eingang, 
dass schaltet der Ausgang auf low. Also passt das folgende

Max schrieb:
> Wenn die Zellspannung kleiner wird als die
> Minimalspannung, dann schaltet der Open Collector, wodurch der
> Transistor NICHT mehr schaltet, richtig?

Max schrieb:
> oder muss ich ihn an die Batteriespannung (12.8V nom
> (INTERNAL_SUPPLY)) hängen?

Wenn das Relais abschaltet, dann verlieren die OPV, die für das Schalten 
zuständig sind ihre Versorgung? Was passiert danach?

[Max (Gast)]

Die Spannungen an den OPVs sind 0V-3,2V; 3,2V-6,4V; 6,4V-9,6V; 
9,6V-12,8V (alles nominell). Ich bin mir nicht sicher was passiert wenn 
ich die Versorgung der OPVs an die 12,8V hänge und dann im oberen OPV 
12,8V am Eingang anliegen. Werden in diesem Fall immer noch 3,2V 
ausgegeben, oder geht das nicht, weil im Datenblatt von "Input 
Common-Mode Voltage Range: V+ - 1,5V" die rede ist. In dem Fall müsste 
ich den OPV mit mindestens 1,5V mehr als die maximal auftretende 
Zellspannung versorgen, richtig?

Nach dem Abschalten sind die Zellen nicht mehr belastet was dazu führt, 
dass die Zellspannung wieder steigt (Spannungsabfall über 
Innenwiderstand + Zellchemie). Die OPVs werden immer noch über 
"INTERNAL_SUPPLY" versorgt, allerdings kann das das BMS-Relais nicht 
mehr geschlossen werden, solange man den Schlüsselschalter ("KEY") der 
die "ALWAYS_ON"-Leitung zum Schalten verwendet nicht aus- und wieder 
einschaltet. Das verhindert Flackern des BMS-Schalters.

[Hauke P. (hauke93)]

Achim S. schrieb:
> Na ja, die "Spannungsteiler oder so" hast du immer noch, jetzt stecken
> sie halt in der Beschaltung der OPV.

Allerdings ist es schöner mit OPVs als sich für jede Zellspannung einen 
anderen Spannungsteiler mit anderen Widerständen auszurechnen. Um den 
Spannungsteiler an sich kommt man allerdings nicht herum, das stimmt 
schon.

[Achim S. (Gast)]

Max schrieb:
> Die Spannungen an den OPVs sind 0V-3,2V; 3,2V-6,4V; 6,4V-9,6V;
> 9,6V-12,8V (alles nominell). Ich bin mir nicht sicher was passiert wenn
> ich die Versorgung der OPVs an die 12,8V hänge und dann im oberen OPV
> 12,8V am Eingang anliegen.

Die 12,8V liegen nicht am Eingang des OPV an, sondern am Eingang des 
Differenzverstärkers (also vorne am Widerstand, der OPV sieht das 
hintere Ende des Widerstands). Der OPV-Eingang sieht also nicht die 
vollen 12,8V sondern nur die Hälfte davon am Eingang (Teiler aus R3 und 
R16 bzw. aus R6 und R17...). Das ist mehr als 1,5V unter der Versorgung 
und sollte damit passen.

Max schrieb:
> Die OPVs werden immer noch über
> "INTERNAL_SUPPLY" versorgt, allerdings kann das das BMS-Relais nicht
> mehr geschlossen werden, solange man den Schlüsselschalter ("KEY") der
> die "ALWAYS_ON"-Leitung zum Schalten verwendet nicht aus- und wieder
> einschaltet. Das verhindert Flackern des BMS-Schalters.

Ist mir jetzt zu kompliziert, das nachzuvollziehen. Aber sieht immerhin 
so aus, als ob du die Sache durchdacht hast ;-)

[Max (Gast)]

Hab gestern auch ne Stunde gebraucht um herauszufinden wie ich das am 
dümmsten anstelle ;)

Danke für die Hilfe. Wollte grade schon einen BoostConverter einbauen. 
Brauche ich jetzt zum Glück nicht mehr!