www.mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 200 Lipos in Reihe balancen


Autor: Simon Filgis (simon87)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen,
Ich sitz hier vor meiner Projektarbeit (Studium). Es geht um die 
Überwachung von 200 Lipos in Serie (max Spannung nach laden: ca 800V, 
Daten noch nicht genau bekannt, aber irrelevant erst mal).
Ich hab bis jetzt ein paar erste Überlegungen angestellt, wie ich die 
Zellspannung jeder einzellnen Zelle ausmessen kann, da das wohl 
Grundlage für eine effektive Überwachung und Regulierung sein wird.

Mein erster Ansatz war, nach jeder Zelle einen Mosfet/SSRelais mit 
Spannungsteiler gegen Masse.
Vorteil: Messung komplett abschaltbar.
Nachteil: gegen Ende muss der FET mehr als 700 Volt trennen?!? Auch die 
resultierenden Ungenauigkeiten aus FET und dem Spannungsteiler schrecken 
mich ab. Kann ich so überhaut eine genaue Zellspannung bestimmen?

Also 2ter Ansatz: Über SSRelais (Umschalter) abwechselnd jede zweite 
Zellen über Spannungsteiler kurzschließen. So würde ich immer nur eine 
Zelle sehen und könnte deren Spannung mit einem µC einfach auslesen. 
Großer Nachteil: die Hälfte der Zellen wird immer gemessen, was 
zwangsweiße Probleme machen wird!

3.: Über SSR und Spannungsteiler gegen "Blockmasse" (Spannung der ersten 
Zelle als Masse) messen. Ein Block sind 10 Zellen. µC auf Blockmasse + 
5V bereiben. Entweder entsprechend viele µCs oder einen die Blöcke 
"hochlaufen lassen" Mir gefällt die Idee! Allerdings bin ich mir nicht 
sicher ob ich mir das nicht zu blauäugig vorstelle!

Was haltet ihr davon?
Hat jemand erfahrungen in diesem Bereich?
Tips?

lg Simon

Autor: Peter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
warum nicht jeder Zelle mit einen eigenen controller messen der seine 
spannung auch gleich von der Zelle nimmt. Die daten dann einfach über 
einen Oktokoppler an eine Bus übertragen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Fuer die ganze Umschalterei wuerde ich ganz einfach Relais nehmen.
Nun sage bitte nicht das ist altmodisch / teuer.
In der Industrie wird viel mit Relaismultiplexer gemacht.
An die Daten eines Relais (Leckstroeme etc.) kommt ein 
Halbleiterschalter um laengen nicht dran.

Gruss Helmi

Autor: Pander (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>warum nicht jeder Zelle mit einen eigenen controller messen der seine
>spannung auch gleich von der Zelle nimmt. Die daten dann einfach über einen
>Oktokoppler an eine Bus übertragen.
bei 200 stueck? viel spass!

Autor: Peter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Pander schrieb:
> bei 200 stueck? viel spass!

als ob 200 Relays verkabeln und ansteuern einfacher ist.

ein kleiner µC, eventuell Referenzspannungsquelle und ein Optokoppler 
und ein paar kleinteile.

Autor: Simon Filgis (simon87)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also für jede Zelle einen Controller wäre extrem Chefig.
Ich hatte ja schon die Idee mit vielen µCs und nem Bus, aber mein Prof 
hat mir dringend davon abgeraten. Hat jemand da Erfahrungen? Gibt es 
gute Standardlösungen, oder is das immer ein "endloses Geschieß"?
Prinzipiell wäre das wohl die mit abstand eleganteste Lösung.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Kann ich so überhaut eine genaue Zellspannung bestimmen?

Nein, du brauchst 0.5% Präzision,
und der Spannungsteiler reduziert auch die Präzision,
selbst mit 0.001% Widerständen wird das nichts.


Profis würden 10er Blcoks bauen mit jeweils eigener Elektronik
basierend auf DS2726 oder BQ77P9L00 oder LTC6802, in letzterem
Datenblatt steht drin wie man die I2C Verbindungen über die
hohe Spannungsdifferenz zusammenschaltet.

Die Chips übernehmen gleich das Balancing, denn darüber
müsstest du dir ja auch noch Gedanken machen.


Wenn man wirklich diskret baeun will, könnte man noch
über Stromquellen nachdenken, die zu messende Zelle
liefert einen genau definierten Strom, der durch die
Elektronik der anderen hindurchfliesst und bei Masse an
einem Widerstand die Messpannung bildet.

Da muss nur der Messwiderstand so genau sein (und
natürlich die Umsetzung Spannung in Strom, das geht mit
einem OpAmp pro Zelle, abgeschaltet übr einen
Phototransistor eines Optokopplers). Mir wären das zu
viele Bauteile. Immerhin würde man die aber 20 Jahre
nachbekommen. Aber LiIon hält eh bloss 3 Jahre.

Autor: Stefan Wimmer (wswbln)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
"Ich hatte ja schon die Idee mit vielen µCs und nem Bus, aber mein Prof
hat mir dringend davon abgeraten. Hat jemand da Erfahrungen? Gibt es
gute Standardlösungen, oder is das immer ein "endloses Geschieß"?
Prinzipiell wäre das wohl die mit abstand eleganteste Lösung."

....wenn da die leidige Potenzialdifferenz nicht wäre. der "oberste" 
controller hängt dann mit seiner Masse auf 420V-4,2V etc. Da brauchst Du 
noch 'ne Menge Optokoppler um die zu verbinden.

Aber schau' Dir mal den ATA6870 von Atmel an:
http://www.atmel.com/dyn/products/product_card.asp...
Der hat die Potenzialausgleichsmimik zur Inter-IC-Kommunikation (für bis 
zu 16 IC in einer Kette) schon drin, so dass man 96 Zellen pro Kette 
überwachen und balancen kann. Du bräuchtest dann nur N=4 oder 5 Ketten, 
von denen Du N-1 über Optokoppler ansprechen musst.

Und bei der Anzahl Zellen wird das wohl eh' nicht mehr handverdrahtet, 
so dass das QFN-Gehäuse auch kein Hindernis sein sollte.

Autor: Stefan Wimmer (wswbln)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ups, waren ja 200 Zellen, also 840V und N=3 im obigen Beitrag. :-)

Autor: Simon Filgis (simon87)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Lösung über ATA6870 is sehr gut :)
vielen Dank Stefan
Hast du schonmal mit dem gearbeitet? Hab mir jetzt mal das Datenblatt 
reingezogen und werd morgen Muster organisieren. Mal gucken....

Schönen Abend noch

lg Simon

Autor: Stefan Wimmer (wswbln)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sorry, nein. Datenblatt ist inhaliert und Muster bestellt, aber noch 
nicht eingetroffen. Bei mir sind's aber auch keine 200 Zellen.

Autor: Mike J. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Simon Filgis
Wenn du das wirklich hinbekommst dann zeig das mal den Laptop Akku 
Hersteller, die schaffen das nicht mal mit 2 oder 3  Akkus in Reihe.

Autor: Michael K. (kichi)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MaWin schrieb:
> DS2726 oder BQ77P9L00 oder LTC6802

und

Simon Filgis schrieb:
> ATA6870

wurden ja schon genannt (vom LTC gibt es übrigens zwei Versionen), 
zusätzlich fällt mir noch der AD7280 ein. Falls der Preis eine Rolle 
spielt: ATA6870 < AD7280 < LTC6802. Die Preise der anderen weiß ich 
nicht.


MaWin schrieb:
> in letzterem
> Datenblatt steht drin wie man die I2C Verbindungen über die
> hohe Spannungsdifferenz zusammenschaltet

SPI, nicht I2C

Autor: Elektrolyt (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

nimm den LTC6802 und dann in einer daisy chain mehrere chips 
nacheinander. Ob du die interenen Mosfets nimmst oder externe ist dir 
überlassen und hängt vom "balancingstrom" ab.

gruß elko

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
im Datenblatt vom ISO124 ist eine Beschreibung genau dieses Problems. 
Dort verwendest du den ISO124 als Isolationsverstärker und dahinter 
einen Analogmultiplexer vor dem A/D-Wandler.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
200 ISO124 ?

http://www.mercateo.com/kw/iso124/iso124.html

Ja bist du denn des hellen Wahnsinns....

Autor: L. K. (ladde)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Weiß jemand, bei welchem Distributor die ATA6870 für Privatpersonen zu 
bekommen sind und wo die preislich liegen (Einzelstrückzahlen)?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kevin K. schrieb:
> im Datenblatt vom ISO124 ist eine Beschreibung genau dieses Problems.
> Dort verwendest du den ISO124 als Isolationsverstärker und dahinter
> einen Analogmultiplexer vor dem A/D-Wandler.


Dein Vorschlag ist vollkommen korrekt. Und funktioniert auch 1A.

Allerdings wird vermutlich der Chef des TS etwas ungehalten sein wegen 
der für's Projekt anfallenden Kosten.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.