Hi! Für ein kommendes Projekt möchte ich ein Batteriemanagement System für einen Lithium Akku bauen. Dazu habe ich noch ein paar Fragen. Der Akku wird vorraussichtlich ein 24S6P aus 18650er Zellen. 1. Frage zur "Architektur": Meine erste Überlegung war es, Module für jeweils 8 Zellen zu bauen, bestehend aus einem Analog Multiplexer mit 8 Kanälen, 16Bit AD-Wandler, L etc.. Diese messen nur die Zellspannung und steuern die Lastwiderstände. Diese Module werden dann über UART/SPI/etc. mit einem "Master Modul" verbunden, dass den Strom misst, SOC Bestimmung übernimmt, usw.. Hier im Chat meinte aber jemand, dass das nicht so sinnvoll ist und man lieber einen Controller pro Zelle nehmen sollte. Das hätte folgende Vorteile: - Einfache Stromversorgung - beliebig skalierbar - integrierte Referenz und ADC - Lastwiderstände einfacher schaltbar Allerdings sehe ich dabei folgende Nachteile: - Kommunikation recht kompliziert, viele Optokoppler nötig (mindestens zwei pro Controller) Was meint ihr? Was macht mehr Sinn? 2. Frage zur Dimensionierung der Lastwiderstände: Falls während dem Laden eine Zelle die Ladeschlussspannung erreicht muss dringend verhindert werden, dass diese weiter geladen wird. Dazu werden üblicherweise Lastwiderstände paralell zu den Zellen geschaltet, und mit Transistoren gesteuert. Dimensionierung: Die Widerstände müssen ja nicht den kompletten Ladestrom verheizen können, da das Verheizen der Ladeleistung nur im letzten Stadium der CC/CV Ladung nötig werden könnte. Mit welchen Leistungen kann man da rechnen? Reichen 0,25W? Man weiss ja sowohl den aktuellen Ladestrom als auch welchen Strom die Widerstände aufnehmen können. Könnte man das Batteriepack vom Ladegerät trennen wenn deutlich wird, dass die Ladeleistung nicht verheizt werden kann und dadurch die Zellenspannung zu hoch wird? 3. Was passiert wenn nur ein Teil der maximalen Leistung im Widerstand verheizt werden muss? Kann man die verheizte Leistung einfach per PWM einstellen? Gibt das nicht eventuell Probleme mit der Regelung der Schaltregler im Ladegerät? Wie bestimme ich das Tastverhältnis der PWM? So:? (AktuellerLadestrom)/(MaximalerStromImWiderstand)=Tastverhältnis Oder muss man das irgendwie regeln? Überschwinger in der Spannung wären uncool. Danke schonmal im Vorraus fürs durchlesen und euren Input! Grüße!
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René Z. schrieb: > Ich schlage dir jetzt mal den LTC6804 vor. Der taugt! Danke für deine Antwort! Beschaffbarkeit ist aber eher suboptimal. Möchte ausserdem mal so ein Teil von grund auf entwickeln. Natürlich lernt man mit dem IC auch was, aber ich denke andersherum ist der Lerneffekt größer... Grüße!
Mike Litoris schrieb: > Beschaffbarkeit ist aber eher suboptimal. Möchte ausserdem mal so ein > Teil von grund auf entwickeln. Natürlich lernt man mit dem IC auch was, > aber ich denke andersherum ist der Lerneffekt größer... Baust du den µC auch aus Einzeltransistoren auf weil da der Lerneffekt größer ist? Den fast gleichen LTC6802 gibts bei Farnell bzw. im HBE-Shop. Zugegebenermaßen ist der nicht ganz preiswert. Allerdings etwas ähnliches aus Einzelteilen zusammen zu bauen wird wohl auch nicht weniger kosten. Auf alle Fälle nicht, wenn man auf ähnliche Genauigkeit und Ruheströme kommen will. Zum Lernen gibt es bei diesem Chip auch genügend, dass weiß ich aus eigener Erfahrung. Eine andere Alternative ist ein fertiges China-Board: https://bmsbattery.com/80-smart-BMS Da ist ein OZ890 drauf, den man in der freien Wildbahn wohl auch nicht bekommt. Dieser Chip ist ähnlich wie der LTC6802(4), hat aber einen Controller mit an Board, so dass er auch ohne µC arbeiten kann. Man kann ihn aber über I2C auch so benutzen wie die Linear-Chips. Das hat auch genügend Potential um was dabei zu lernen.
Mike Litoris schrieb: > Das hätte folgende Vorteile: > - Einfache Stromversorgung > - beliebig skalierbar > - integrierte Referenz und ADC > - Lastwiderstände einfacher schaltbar > > Allerdings sehe ich dabei folgende Nachteile: > - Kommunikation recht kompliziert, viele Optokoppler nötig (mindestens > zwei pro Controller) Die Variante mit mehreren Controllern macht aber bei so kleinen Akkus kaum Sinn. Bei den großen LiFePo4 Zellen (>=40Ah) sieht das schon anders aus. Optokoppler sind überhaupt nicht nötig in dieser Variante. Da reicht ein simpler Transistor in Basisschaltung um vom TX des einen Controllers ein Leveshifting zum RX des drüberliegenden zu machen. Am oberen Ende der Kette ist dann ein Optokoppler sinnvoll. Der ideale Controller dafür dürfte aktuell der ATTiny841 sein, weil er anders als die anderen Tinys eine vollwertige UART an Board hat. Kostet bei Farnell knapp 90Cent. Alles in allem dürfte das Ganze 12mal aufgebaut auch auf die Kosten für den LTC680x kommen. Dabei gibt es aber noch zu bedenken, dass jedes dieser Module kalibriert werden muss, da die interne Referenz sicher Spannungs- und Temperaturstabiel genug ist, aber die absolute Höhe der Referenzspannung zu sehr streut.
Frederik schrieb: > Wie kann ich dir in PVT kontaktieren ? PVT? bianchifan schrieb: > 100V ?? Im Ernst?? Ja. Ist kein Fahrzeug für Lutscher. temp schrieb: > Baust du den µC auch aus Einzeltransistoren auf weil da der Lerneffekt > größer ist? Nein, man muss nicht alles wissen. BMS interessiert mich aber, von daher wäre das schon interessant. temp schrieb: > en fast gleichen LTC6802 gibts bei Farnell bzw. im HBE-Shop. OKok, ich schaus mir nochmal an... Hat jemand auf die anderen Fragen bzgl. den Lastwiderständen eine Antwort?
Falls du dir das alles doch nicht einzeln aufbauen willst - hier ist ne ganz gute Übersicht über BMS-ICs: http://liionbms.com/html/BMS_IC_table.html
Mike Litoris schrieb: > Hat jemand auf die anderen Fragen bzgl. den Lastwiderständen eine > Antwort? Ich kenne es so, dass man ein aktives Ballancing während des Ladevorgangs macht, d.h. dass bereits während des Ladens ein Teil des Stromes an gewissen Zellen vorbeigeleitet wird. Damit braucht es kleinere Widerstände. Naja, und man muß eben aufhören, wenn die erste Zelle die Ladeschlußspannung erreicht. Aber nach mehreren Ladezyklen sollte sich das Niveau der Zellen einander angleichen. Allerdings kenne ich es nur aus den Weiten des Internets und habe es bisher nicht praktisch umgesetzt.
Ich würde nicht den LTC68XX nehmen... Die Dinger sind so dermassen empfindlich und zickig was die Kommunikation angeht. Ich habe bisher noch nie einen IC gesehen, der so viele Probleme macht. Die interne ESD Schutzschaltung ist ein Witz. (Und nein ich habe die Dinger nicht bei niedriger Luftfeuchtigkeit über einen Teppich gezogen, sondern immer schön auf ESD Matte/Boden mit ESD Armband gearbeitet). Ich würde eher den bq76PL536a verwenden. (Habe aber selbst noch nicht damit gearbeitet)
Steffen R. schrieb: > Ich kenne es so, dass man ein aktives Ballancing während des > Ladevorgangs macht, d.h. dass bereits während des Ladens ein Teil des > Stromes an gewissen Zellen vorbeigeleitet wird. Damit braucht es > kleinere Widerstände. Nein, meines Wissens nach nicht Stand der Technik. Tesla und sämtliche ebikes machen das nicht. Ist einfach zu aufwändig. Ich behaupte mal, man braucht mindestens zwei MOSFETs pro Zelle?!?! Ein MOSFET zum entfernen der Zelle aus dem Strang und ein MOSFET zum schließen der Lücke. Von den Verlusten brauchen wir garnicht zu sprechen. Andere Lösungen, wie z.B. mithilfe von Induktivitäten die Ladung von einer Zelle zur anderen zu schieben sind viel zu kompliziert. Beide Lösungen sind mmna ihr Geld nicht wert. Weder der gesparte Strom noch die größeren Lastwiderstände sind teuer. Steffen R. schrieb: > Naja, und man muß eben aufhören, wenn die erste Zelle die > Ladeschlußspannung erreicht. Aber nach mehreren Ladezyklen sollte sich > das Niveau der Zellen einander angleichen. Genau DAS will man ja verhindern. Deswegen verbrät das BMS die Energie für eine Zelle, sobald diese voll ist und nichts mehr aufnehmen kann. Schmi B. schrieb: > Ich würde nicht den LTC68XX nehmen... Die Dinger sind so dermassen > empfindlich und zickig was die Kommunikation angeht. Ich habe bisher > noch nie einen IC gesehen, der so viele Probleme macht. Die interne ESD > Schutzschaltung ist ein Witz. (Und nein ich habe die Dinger nicht bei > niedriger Luftfeuchtigkeit über einen Teppich gezogen, sondern immer > schön auf ESD Matte/Boden mit ESD Armband gearbeitet). Okay, DAS sind die Infos die ich brauche. Empfindlich klingt nicht so als ob ich das in der Hobbywerkstatt in einem selbstgebauten Bike haben möchte :-( Hat jemand ähnliche Erfahrungen?
Mike Litoris schrieb: > Nein, meines Wissens nach nicht Stand der Technik. Tesla und sämtliche > ebikes machen das nicht. OK. > Ist einfach zu aufwändig. Ich behaupte mal, man braucht mindestens zwei > MOSFETs pro Zelle?!?! Ein MOSFET zum entfernen der Zelle aus dem Strang > und ein MOSFET zum schließen der Lücke. Von den Verlusten brauchen wir > garnicht zu sprechen. Der Trick ist ja gerade, dass die Zelle nicht komplett vom Netz genommen wird. Die unbalancierte Zelle ist bekannt und erhält während des Ladevorgang ein klein wenig weniger Energie als die anderen Zellen. Wegen der geringen Strömen wird nur eine kleine Last benötigt. Da das Balancing bei jedem Ladevorgang und nicht erst am Ende stattfindet, sind die Zellen eigentlich immer recht gut ausbalanciert. (Nach ein paar ersten Ladezyklen.) Nun gut. Wenn es da mittlerweile wieder etwas besseres gibt, werd ich hier mal weiter mitlesen.
Steffen R. schrieb: > Mike Litoris schrieb: >> Nein, meines Wissens nach nicht Stand der Technik. Tesla und sämtliche >> ebikes machen das nicht. > > OK. Wird allerdings im Modellbaubereich gemacht. Funktioniert auch mit recht einfachen "dummen" Balancern, obwohl die heute in den meisten Ladegeräten integriert sind. > Der Trick ist ja gerade, dass die Zelle nicht komplett vom Netzgenommen > wird. Die unbalancierte Zelle ist bekannt und erhält während des > Ladevorgang ein klein wenig weniger Energie als die anderen Zellen. > Wegen der geringen Strömen wird nur eine kleine Last benötigt. Richtig. Und eigentlich ist das Balancieren gerade beim Laden nötig. Lithiumzellen mögen keine Überladung. Wie kann das beim Laden verhindert werden ohne Balancing?
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Habe mir gerade auch IC's besorgt, aber würde ich das selbst bauen wollen, so würde ich pro Zelle einen Tiny10 nehmen. Das ist dann (fast, abgesehen vom Nerzteil) beliebig skalierbar. Der T10 kostet paar Cent, die Programmierung ist die gleich, Updates kann man erstmal an einer Zelle probieren. Mir fallen da keine Nachteil ein.
mir fallen da viele Nachteile ein MultiCPU Systeme sind sehr schwer zu beherrschen. Fängt beim Programmieren an geht über Debuggen, Fehlererkennen und Reaktion bis zum Fehlerreport. Und die Ausfallhäufigkeit steigt eh mit der Komplexität. Ist zwar machbar (hab auch schon solche Systeme in Serie gebracht) der Aufwand ist aber sehr viel größer als bei einem SingelCPU System
Volle schrieb: > Fängt beim Programmieren an geht über Debuggen, Fehlererkennen und > Reaktion bis zum Fehlerreport. > Und die Ausfallhäufigkeit steigt eh mit der Komplexität. Das ist nicht so schlimm, eigentlich reichen hier 3 OPVs, eine Referenzspannungsquelle, zwei Optokoppler und etwas Hühnerfutter pro Zelle. Dann gehts auch ganz ohne µC Mit µC wird es etwas übersichtlicher und der Abgleich geht schneller.
Mike Litoris schrieb: > und zickig was die Kommunikation angeht Was heisst zickig, das hört sich so an als ob das von der Tagesform abhängig ist wie eine Frau. Wenn man sich ans Datenblatt hält geht das perfekt. Von denen die ich verbaut habe habe ich auch hoch keinen zerstört. ESD mässig ist in dem chip alles drin was nötig ist. Ist im Datenblatt gut beschrieben. Wenn die kaputt gehen, machst du was falsch. Tiny10 würde ich nicht verwenden. Schon allein weil die keine vernünftige UART haben. Unterschätz auch nicht die Zeit bei der Entwicklung. 24 Kontroller neu zu Programmieren ist auch nicht mal eben so gemacht. 24 mal kalibrieren auch nicht. Der bq76PL536a ist sicher eine Alternative, kann aber nur 6 Zellen und in der Summe kostet es das gleiche.
Volle schrieb: > Ist zwar machbar (hab auch schon solche Systeme in Serie gebracht) > der Aufwand ist aber sehr viel größer als bei einem SingelCPU System Dann hast du nicht richtig gelesen was ich geschrieben habe. Du programmierst doch nur für eine Zelle. Außer dem Netzteil haben die einzelnen Schächte doch gar nichts miteinander zu tun. Außerdem ist das "Nerzteil" ein Netzteil. Das Handy kreiert da völlig neue Wörter. :-)
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temp schrieb: > 24 Kontroller neu zu Programmieren Das hatte ich überlesen. Aber gut, ich dachte sogar an jeweils eine Platine pro Schacht, wenn man denn, wie ich ursprünglich dachte, einzelne Zellen versorgt.
So hier auch noch mein Senf. Der LTC6804 ist sehr zu empfehlen. Das gefriemel mit Einzelzell-BMS ist wie häufig geschrieben wurde sehr unschön. Das lässt sich nicht auf den ersten Blick erdiskutieren sondern ist abgeleitet aus Erfahrung und Vergleich. Wenn du es gern selbst ausprobieren möchtest: Nur zu. Dabei lernst du auf jeden Fall was Frustrationstolleranz bedeutet^^ Bezüglich balancing kann ich nur bestätigen, dass "aktives balancing" mit wie auch immer geartetem Ladungstransfer zwischen den Zellen zu aufwendig ist für den Nutzen den es verspricht. Ein intelligentes BMS benötigt für das selbe Ergebnis sowas nicht. Das "clampen" der Ladeschlussspannung ist das einfachste/dümmste das du machen kannst. Du hast wärend des Ladevorgangs so viel Zeit zur Verfügung, die du beim simplen clamping Algorithmus verschenkst. Das Ziel ist eine gewisse Differenzladungsmenge auszubalancieren. Das kannst du entweder in kurzer Zeit am Ende der Ladung machen und viel Strom verbraten oder zu bist schlau und lässt dir viel Zeit dafür und brauchst nur wenig Strom zu bleeden. Der LTC6804 kann ohne externe MOSFET zum Balancen eingesetzt werden. Wenn du dich schlau anstellst reicht das für viele dutzend Amperstunden Kapazität völlig aus. In den meisten Fällen rechnest du für den Widerstand einfach nach den Maximalwerten. Für internes balancen sind 50mA als gesund anzunehmen. Bei 4,2V Ladeschluss sind 100Ohm eine gute Wahl. Ein 0805 SMD Krümel wird sich gegen Ladeschluss dabei vielleicht etwas quälen aber es gibt auch 250mW 0805er oder du nimmst gleich 1206. Thor
Alex S. schrieb: > Das kannst du entweder in kurzer > Zeit am Ende der Ladung machen und viel Strom verbraten oder zu bist > schlau und lässt dir viel Zeit dafür und brauchst nur wenig Strom zu > bleeden. Das Balancing erst am Ende zu machen widerspricht der Forderung, den Akku möglichst nicht voll zu laden. Insofern sehe ich nur das Balancing während des Ladens als sinnvoll an.
wird in der Praxis aber nicht gemacht Balancing beeinflusst meist die Zellspannungsmessung und erhöht die Temperatur der Elektronik was auch die Temperturmessung der Zellen stören kann, wenn sie nicht weit weg ist. Durch die Messabweichung benötigt man einen größeren Abstand zur tatsächlichen maximalen Spannung -> weniger Ladung Die SOC Berechnung parallel zum Laden und Balancing ist auch nicht einfach.
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