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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Welchen Multiplexer für 10S Lipo einzelzellenspannungsmessung?


Autor: Micha (Gast)
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ich möchte gerne (für einen datenlogger, bzw. rückmeldungssensor, und 
pre-flight checker) bei akkupacks mit bis zu 10S die 
einzelzellenspannung messen und darstellen/zurücksenden. dazu würde ich 
gern einen atmega8 nehmen (versuchsweise mit 10 bit a/d messen, die 
genauigkeit von ca. 10mV dürfte reichen, primär geht es um eine aussage 
wie hoch die spannung in etwas ist und bei einem telemetrie-sensor 
darum, ob eine zeller <3V sinkt, ob das nun 2,95 oder 2,9595 V sind sind 
hier egal, ich will keinen lader bauen ;) )

an den atmega8 würde ich gerne mit wenigen bauteilen auskommen, d.h. am 
liebsten nur 1-2 multiplexer dran und ein zwei kondensatoren. ich dachte 
da an einen 2/8 multiplexer der direkt gegen agnd/avcc geschaltet wird, 
allerdings fällt mir gerade ein das ja auch bei dieser anwendung bis zu 
42V gegen gnd gehen, das dürfte der mega auch nicht aushalten :-( oder 
interessiert hier nur die spannungsdifferenz agnd/avcc? .... die 2 2/8 
multiplexer könnten dann so geschaltet werden das am out jeweils +/- von 
je nur einer zelle dran ist.

allerdings bräuchte man wieder einen multiplexer der das aushält, die 
74HC4051 dürften das nicht mitmachen.

wie wäre hier die ideale lösung? geht das überhaupt wie oben 
geschrieben?, ich glaub bald nicht, die pegel dürfte für den atmega zu 
hoch werden, eine zeitmessung über R/C ist mir allerdings wieder zuu 
ungenau...

habt ihr eine idee?

Autor: Madddin (Gast)
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Da könnte auch so etwas für Dich interessant sein... LTC6802-1  von 
Linear Technologies. Datenblatt auf der linear.com Webseite

Gruß
Martin

Autor: Micha (Gast)
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na, was es nicht alles gibt, das ding, genau sowas ist das was ich 
suche, dann noch einen kleinen atmega hin und fertig, was es nicht alles 
gibt,
ein kleines manko hat er aber: 44 pin SSOP, da werden mir wieder die 
finger zittern ;-)

hast du mit dem ic shcon gearbeitet?
im datenblatt steht, man sollte zwischen C und S einen widerstand 
schalten, damit die wärme aus dem IC verschwindet, intern sind 10K 
geschaltet, wenn ich aber nur spannung messen will, kann ich die ja 
weglassen, gibts da erfahrungen?
und wenn ich das alles richtig verstehe brauchts dann nur noch 4 
widerstände und 2 kondensatoren und dann kannst (direkt?) an einen 
atmega ...

wäre noch zu klären, wo man das in kleinen mengen (max. 5 stück) 
herbekommt und was es kostet ...

Autor: Madddin (Gast)
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Hi!
Ich habe mit dem IC selbst noch nicht gearbeitet, hatte es nur gefunden, 
da ich für einen 10 S LiPo Akkupack eine Überwachungsschaltung suche. 
Bisher  bin ich bei meinem Projekt noch nicht zur Realisierung dieses 
Schaltungsteils "vorgedrungen". Ist aber ein sehr interessanter 
Baustein, den ich gerne auch verwenden möchte.
Am besten direkt bei Linear anfragen - die senden evtl auch Muster zu. 
Dieses Ding ist nämlich so neu, dass es bisher bei den (mir bekannten) 
Distris nicht auftaucht.
Was genau macht deine Schaltung bzw. wofür willst du diese einsetzen? 
Lebensdauerüberwachung / -optimierung von Li-Zellen/Akkus? Bin 
interessiert!

Martin

Autor: Micha (Gast)
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die schaltung kommt als telemetrie-sensor in ein flugmodel (3d/acro, 2m) 
da fliegen 10s packs mit, belastungen bis >80A ich habe die letzten 2 
jahre in 2 10S packs wg. unterspannung einer zelle insgesamt 4 stück 
austauschen müssen, eine zelle kostet zwar "nur" 28€, allerdings ist es 
immer wieder eine mühsame arbeit das akku-pack zu öffnen, umzulöten, 
ordentlich einpacken, dann sind die neuen zellen viel fitter als die 
alten, ein teufelskreis ...

das ganze funkt per jeti.duplex telemetriekanal zurück, das protokoll 
habe ich komplett entschlüsselt, selbst morsecode alarm geht inzwischen 
perfekt, jetzt fehlt halt nur noch dieser, jener baustein und ein atmega 
das wiegt am ende nicht viel ... mit mal schnell testen ist leider 
nicht, für diesen chip muss man auch noch eine leitplatte anfertigen 
(lassen), damit man sauber messen kann, schade das es den für "bastler" 
nicht im DIP gibt, aber ok bastler haben auch wieder von 10S/12S 
lipo/li-ion die finger zu lassen ...

mir ist einmal durch eine unachtsamkeit ein 6S akkupack beim 
stecker-verlöten verrutscht, auf einer seite war bereits ein goldkontakt 
stecker, auf der andere seite ein verzinntes kabel, dieser eine kleine 
zusammenstoss der beiden kabel resultierte in einer sofortigen verlötung 
der teile, zum glück hatte ich gleich einen seidenschneider neben mir, 
der akku hat keinen schaden genommen, aber stell dir vor ich hätte nicht 
innerhalb von sekunden die verbindung trennen können, dann: fenster auf, 
akku raus und deckung ;-) (und hoffen das grade keine am haus 
vorbeiläuft) ... das hat mich gelehrt selbst bei so einfachen arbeiten 
immer eine pol entweder mit kreppband oder ähnmlichem zu shützen, gut 
bewährt haben sich auch wäscheklammern, die dürfen dann nur nicht 
abrutschen ...

Autor: Micha (Gast)
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schlussendlich will ich damit eigentlich nur die spannung jeder 
einzelnen zelle überwachen und darstellen, und bei <3V einen alarm per 
telemetrie auslösen ... der chip kann ja viel mehr ...

Autor: Madddin (Gast)
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Verwendest du bei der Ladung des Akkupacks ein Ladegerät, dass die 
einzelnen Zellen "balanciert"? Wenn nicht, dann wäre das eine sehr gute 
Möglichkeit, das grundsätzliche Problem erst mal zu minimieren (den 
Spannungsunterschied zwischen den einzelnen Zellen).
Mit der Balancierung der Zellen während des Ladevorgangs wird dafür 
gesorgt, dass die unterschiedlichen Zellspannungen gar nicht erst groß 
werden können.  Bei meinem Projekt habe ich genau das vor: Den 
Ladevorgang des 10 S Packs so durchzuführen, dass während des Ladens 
schon dafür gesorgt wird, das alle Zellen das gleiche Spannungsniveau 
haben - damit ist dann ein großer Fehlerfaktor/Ausfallgrund erst mal 
minimiert. Aber es kommt auch noch eine Einzelzellen-Überwachung für den 
Entladevorgang dazu - zur Sicherheit, und damit im Falle einer 
Fehlersuche die entsprechende Zelle schnell identifiziert werden kann.

Martin

Autor: Micha (Gast)
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ja, klar, beim laden wird schon balanced, das ist bei 10S schon mehr als 
pflicht, vor allem bei meinem einsatzgebiet (elektroflug), die zellen 
werden an den grenzen ihrer balastbarkeit betrieben, kurzzeitig >30C, im 
schnitt 20C entladestrom, dabei erwärmen die sich bis zu 50-60°C, durch 
temp. differenzen der inneren zellen ändert sich die spannungslage und 
eine summen-messung (wie es der motor-controller macht) ist bei 10S viel 
zu ungenau, mist der kontroller z.b. 35V, ist das immer noch ok, dabei 
kann aber eine zeller 2,5V haben die anderen haben immer noch 3,6 ...
deswegen auch eine entladungsüberwachung.

wenn du dir einen balancer beim laden nachschalten willst, achte bitte 
drauf das du mind. 1/5, wenn nicht gar 1/4 der leistung entladen kannst, 
mit der du lädst, ich hatte erst einen robbe balancer mit ca. 250mah 
ausgleichstrom, das ist für einen 10S pack mit 3900maH viel zu wenig, da 
schafft er es nicht vernünftig auszugleichen, das ist mühsam, es ist 
zwar rechnerisch ausreichend, macht einen aber das leben unnötig schwer. 
ich würde mind. 1A ausgleichstrom anstreben, dann kann man mit 4A laden 
und drifftende zellen bekommen nur 3A ab, dsa balanced dann im sekunden 
bereich und nicht im minutenbereich. ich weiss ja nicht wie gross deine 
akku-packs sind (kapazität), aber 10S stellt besondere anforderungen, 
hier muss bis 42V geladen werden, und wenn du das mit einem vernünftigen 
strom machen willst bis du ganz schnell bei ladeleistungen in der region 
von 250-350W, das ist nicht wenig, das sind >20A bei 13,8V versorgung.

ich wollte auch erst einen lader selber bauen, bin dann aber auf den 
CellPro 10S gestossen mit eingebauten balancer (1A), 2 ausgäng, bis 10S 
wenn man die koppelt, ladeleistung 350W, kostet für die leistung < $200 
, mit steuern etc. also in der region 150€, da lohnt es sich schon fast 
nichtmehr selbst zu bauen, ich werde mich heute mal mit linear in 
verbindung setzen, 1-99 peaces sind mit $14 ausgerufen, pro stück, das 
ist schon ein heftiger preis, aber das ding kann natürlich auch alles 
was man braucht, ich denke wenn da einzelne lade-gerätehersteller drauf 
aufmerksam werden, wird es hier noch eine revolution geben, bislang gab 
es ja nur lösungen bis 4S (welche bei laptops schon das maximum 
darstelen), mal sehen wo das hinführt ...

Autor: Madddin (Gast)
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Als Ladegerät habe ich (zumindest für den Anfang) an so etwas wie den 
iCharger 1010B+ von KD Modelltechnik gedacht - der scheint ja wirklich 
auf aktuellste Technik zu setzen und einen guten Wirkungsgrad zu haben, 
bei gleichzeitig sehr kompakten Abmessungen. Kann aber leider nur 
400mA Balancing-Strom.
Für meine Anwendung wäre im übrigen ein Gerät ausreichend, das einen 
Eingangsspannungsbereich von 12 V bis 24 V hat - und eine 
Leistungsbegrenzung der Eingangsleistung (bei 12 V auf 100 W bis 120 W, 
bei 24 V auf 250 Watt). Zellenart wäre nur LiPo, Zellenzahl immer 10s. 
Naja, mal sehen, vielleicht kann KD ja eine "abgespeckte" bzw. 
modifizierte Version anbieten... Da könnte man dann bestimmt auch was 
bei der Balancing -Leistung "drehen"; Wärme kann ich recht gut abführen, 
habe eine große Alu-Fläche zur Verfügung, evtl sogar ein Lüfter. Der 
Akku (Zellen = 4000 mAh oder 5000 mAh, 10s 2p) wird seine Wärme auch gut 
an die Umgebung abgeben können, aber ich denke, dass dies bei meiner 
Anwendung gar nicht nötig sein wird, da ich durchschnittlich einen Strom 
von "nur" 15 A haben werde, Spitzen (im 3 Sekunden Bereich) liegen bei 
max. 50 A, und evtl. mal was im Zeitbereich von 3 Minuten so um die 
25 A. Das sollte meinem Akkupack auch eine lange Lebensdauer 
garantieren.
Ich habe aber auch eine Einzelzellenüberwachung vorgesehen, um "schlimme 
Dinge" zu verhindern - mal sehen, ob die auch den Weg in das endgültige 
Produkt finden.

Martin

Autor: Micha (Gast)
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10C ist ja garnix, der wird nichtmal handwarm der akku,  dadurch 
entlädst du auch nicht stossweise, und offensichtlich einen längeren 
zeitraum, wenn dir 100W ladeleistung dafür ausreichend sind (bei 42V ja 
grademal 0,5C=rd. 2A) dann brauchts hier nicht viel, da reichen auch 
400mah balancerstrom locker aus, ich lade aber mit 1C + 10-20%  damit 
ich auf ladezeiten <50-60 minuten komme, das macht hier den unterschied, 
dabei will ich aber maximale zyklen aus dem akku, deswegen die 
einzelüberwachung, das das nicht grade akkuschonend ist, ist klar, 
deswegen der aufwand um ein 10-20 zyklen mehr rauszuholen, 100 reichen 
mir völlig zu.

bzgl. 10S2P, das sind dann schon 20 zellen, da bräuchtest du 2 ltc6802, 
ich habe sowohl mit linear als auch distries gesprochen, 
mindestbestellmenge 37, oder internet-order mit C-Card in amerika ... 
bin dabei allerdings noch auf einen anderen chip gestossen, der mir mehr 
zusagt, es ist der AD7280 von analog, er hat auch einen 12 bit adc, kann 
allerdings nur 6 zellen, da ein "normales" akkupack sowieso 2 
balancer-stecker hat, werde ich wohl eher mich in diese richtung 
orientieren, ansonsten hat in etwa die gleichen möglichkeiten wie der 
lt6802, nur noch schlimmer, 48 pin LQFP, somit auch wieder 0.5mm pitch 
...  aber wenigstens gibts dafür günstig adapter auf dip, da ssop44 mit 
0.5mm pitch adapter habe ich leider noch nicht gefunden, somit ist der 
test-aufbau schneller zu realisieren ... wenn dann alles passt kann man 
sich ja immer noch eine platine machen lassen, so wie ich mich kenner 
wird das aber nicht passieren ;-)

Autor: Matthias Eckoldt (Gast)
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Hallo, hab denThread erst jetzt gelesen. Habe ein BMS mit dem LTC 
entwickelt - inkl. Monitor, Spannungs- und Temperaturüberwachung sowie 
Logging auf SD-Card. Temperaturmessung per Kontakt und per IR möglich. 
GPS ist in Planung. Fall noch Interesse besteht melde Dich. Kann Dir 
auch das Original Testboard von Linear inkl. USB-Adapter plus Software 
für 100€ verkaufen (Original 200€) da es nicht mehr benötigt wird und 
nur noch bei mir rumliegt.

Autor: E-Biker (Gast)
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wo kann man deinangebot kaufen?
Tel oder e-mail wäre nett.

Danke.

Autor: MArtin (Gast)
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Hallo, nimm doch einfach 10 Differenzverstärker und eine uC, welcher 10 
AD wandler hat. Ist das einfachste.

Gruß, Martin

Autor: Matthias Eckoldt (Gast)
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Sorry - erst jetzt hier wieder zum Lesen gekommen. Falls Interesse 
besteht, bitte Kontakt aufnehmen über matthias (a) eckoldts (dot) de.

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