Hallo alle zusammen, ich muss an einer Traktionsbatteriebank (15 in Reihe geschaltete 12V Bleigel Akkus) die Einzelspannungen von 15 Akkus messen und überwachen. Die Spannungen schwanken so grob zwischen ca. 11V und 15V. Das bedeutet dass es sich um bis zu einer 225V Gleichspannung insgesamt handelt. Hinzu kommt dass das Potential der Einzelnen Akkus von Akku zu Akku ansteigt, sodass es am Akku 15 zwischen 210 und 225V liegen kann, je nach Ladezustand des Akkus. Dies ist einer der Gründe warum nun eine Galvanische Trennung bei der Spannungsmessung beabsichtigt wird. Da gibt es jetzt verschiedene Lösungsansätze zur Galvanischen Trennung: Optokoppler direkt oder über Lichtwellenleiter Spannungs-/Frequenz Wandlung + Optokoppler A/D Wandler + Optokoppler Trennverstärker, Isolationsverstärker (induktiv, kapazitiv, optoelektrisch) Digitaler Isolator Schaltmatrix mit Mosfets oder Relais Das Bordnetz wird über einen Akku 16 gespeist, dieser wiederum wird über die Traktionsbatterie mit einem Galvanisch Getrennten DC/DC Wandler gespeist, da keine Lichtmaschine im Auto vorhanden ist, von da aus könnte man auch den Mikrocontroller versorgen. Es soll ca. 1 mal pro Sekunde alles gemessen werden. Von den vielen Bespielen im Netz stoße ich immer wieder auf die verschiedenen Arten von Trennverstärkern und irgendwie hat es mit der kapazitiven Trennverstärker am meisten angetan. Hat einer von euch schon damit Erfahrung gesammelt? Leider konnte ich nie eine genaue Schaltung dazu finden, vieles gibt es auch schon als Fertig-Bauteile im Form eines ICs zu bestellen, wie gut wären diese geeignet? Meine Fragen nun: 1.Sind die aufgezählten Bespiele auch für eine Gleichspannungsmessung geeignet? 2.Kennt ihr noch andere Möglichkeiten, die vielleicht besser wären? 3.Welche von oben genannten Möglichkeiten wäre eurer Meinung nach am besten für diese Aufgabe geeignet? 4.Und wie würde die Realisierung aussehen? Zudem muss ich sagen, das ich ca.25€ pro Batterie ausgeben darf :( Für jede Art von Hilfe wäre ich sehr dankbar. Mit freundlichen Grüßen Student
Bisschen aufwendig das ganze finde ich... Nimm doch einfach einen Spannungsteiler je Akku und teile die Spannung soweit hinunter das Du innerhalb der Spezifikationen eines "normalen" ADC bleibst. Die ADC/Schaltungsmasse legst Du auf das Massepotential der Batteriebank. Wenn Du dann aus Sicherheitsgründen noch galvanisch trennen willst dann kannst Du die Datenverbindung über einen Optokoppler führen und die Versorgunsspannung deiner Messchaltung z.B. über einen Trafo o.ä. bereitstellen. Die Spannung der Einzelakkus kannst Du dann ja ausrechnen wenn Du das Potential zwischen den Akkus kennst. Ob die Genauigkeit ausreicht musst Du dir dann mal ausrechnen (Spannungsteiler/ADC-Auflösung, etc.).
Alex schrieb: > Nimm doch einfach einen Spannungsteiler je Akku und teile die Spannung > soweit hinunter das Du innerhalb der Spezifikationen eines "normalen" > ADC bleibst. Mal ausgerechet wieviele Bits ihm dann von nem üblichen 10-Bit-ADC noch übrigbleiben? Ben H. schrieb: > A/D Wandler + Optokoppler Wär meine Lösung. Als ADC halt einen ATTtiny. Billige Optokoppler dazu, einmal LM7805, eine Handvoll Kerkos+Widerstände, fertig. Bauteilkosten < 5€ pro Batterie.
Die Galvanische Trennung ist leider unumgänglich, es handelt sich um ein Elektrofahrzeug und da spielen einfach zu viele Faktoren eine Rolle bei der eine galv. Trennung gemacht werden muss. Drehwurm schrieb: > Wär meine Lösung. > Als ADC halt einen ATTtiny. Billige Optokoppler dazu, einmal LM7805, > eine Handvoll Kerkos+Widerstände, fertig. Bauteilkosten < 5€ pro > Batterie. Hast du eine Beispielschaltung für deine Lösung mit dem LM7805? mit Spannungsregler habe ich noch nicht gearbeitet. Gibt es auch Meinungen zu den anderen Lösungsansätzen? Könnte man es auch mit dem Isolationsverstärker ISO124P lösen ?
Ben H. schrieb: > Hast du eine Beispielschaltung für deine Lösung mit dem LM7805? mit > Spannungsregler habe ich noch nicht gearbeitet. Das Ding hat drei Beinchen. Eingangsbeinchen an Batterie-Plus, Massebeinchen an Batterie-Minus, Ausgangsbeinchen hat dann die 5V. Noch zwei Kondensatoren (Kerko, 100nF, von Ein+Ausgang gegen Masse) dazu, fertig.
Ben H. schrieb: > Könnte man es auch mit dem Isolationsverstärker ISO124P lösen ? Hier: Beitrag "Re: PIC Controller u. Trennverstärker" meint PeDa, dass das viel teurer werden würde...
Da gibt es hier einen Thread zu, der vllt. für dich interessant wäre: Beitrag "40 Spannungen einlesen und an AtMega8 übertragen" In dem Thread geht es um die Spannungsmessung einzelner Akku-Zellen / -Einheiten. würde für dich denke ich auch gut passen und wäre im preislichen Rahmen (ohne den Entwicklungsaufwand) Mit der Lösung ist dann das komplette Monitoring jeder Einheit möglich und da jede Einheit auch noch Eigenintelligenz hat könnte man damit sogar defekte Zellen aus dem Verbund herausnehmen. Auch ein kommerzieller Anbieter für eine ähnliche Lösung wurde im Thread genannt.
Ich würde die Lösung über den ADUM + kleinen ADC (oder TINY) gehen. Hat meiner Meinung nach das geringste Risiko. Da kannste ja kaum was falsch machen.
schau mal ins Datenblatt des ISO124, da ist genau dafür eine Applikation mit dem gleichspannugnsfähigen Trennverstärker gezeigt.
Hallo, Ich stehe derzeit vor dem selben Problem. Allerdings in verschärfter Variante mit ein paar mehr Akkus. Ich hab bisher den von Alex vorgeschlagenen Lösungsweg verfolgt. 6 Batterien zu einem 72 Volt pack verschaltet und über Spannungsteiler mit einem Atmega8 überwacht. Von den 72V Paketen dann mehrere in Reihe. Die Stromversorung des Atmega8 über die jeweils 1. Batterie mit entweder MC34063A oder nem 7805 von 12 auf 5V. Die größte Schwierigkeit besteht allerdings darin, die Spannungs-Daten per SPI (natürlich Potentialfrei) an einem Master zu schicken. (Ganz besonders, wenn man noch die nen SPI realisiert hat...) Darf man fragen, für was die Batterie ist? Grüße, Dimpflmoser
für I²C als Schnittstelle gibt es beispielsweise den ADUM1250 zur galvanischen Trennung. Imho gibt es auch für SPI integrierte Bausteine dazu.
Hallo! Ich habe mal vor vielen Jahren für einen dt. Batteriehersteller der heute nur noch eine Briefkastenfirma ist ein Batteriemanagementsystem entwickelt. Das ganze war ein EU Projekt an dem auch div. Automobilhersteller beteiligt waren. Als die Staatskenete alle war, wurden wir alle entlassen. Im Prinzip gab es das alles was heute so als Fortschritt propagiert wurde in den 90ern schon. Lithibumm-Batterien Hybridfahrzeuge z.B. von Volvo. Wenn das jetzt alles wieder hochkommt, dann wahrscheinlich nur deswegen weil wieder einmal Staatsknete abgegriffen werden soll. Nun zu Deinen Problemen, was Du da vorhast ist nicht ohne. Ich hatte damals auch viel lehrgeld gezahlt. Wenn du mit den Messwerten was anfangen willst, musst dú zur gleichen Zeit messen, alle U's und den Strom, den die Belastung der Batterie ist mehr oder weniger Impulsförmig. Dann solltest du folgendes bedenken: Batterien werden auch mal schlecht (hochohmig), dann hast du beim bremsen u.U. mehrere 100V über einer Zelle anstehen, bis die Motorelektronik abregelt. Das muss deine Elektronik aushalten. Bei der Entladung könnnen Zellen(verbände) auch mal umgepolt werden. Die Zellen sind nämlich nicht alle gleich. Deshalb habe ich damals darauf verzichtet die Elektronik aus der Batterie zu versorgen. Nächstes Problem die Isolation. Wenn auf dem Optokoppler oder Isoverstärker oder DCDC-Wandler eine Isolationsspannung draufsteht dann heisst das nicht das er das auch Dauerhaft aushält. Das Datenblatt genau lesen!. Denn wenns knallt dann knallst, den Batterieblock kann man nicht abschalten. Die Verkabelung der der Messkreise muss sicher sein, ein 0,14qmm hält den Kurzschlussstrom nicht aus. Sicherungen für hohe Gleichspannungen sind rar. Ich hatte damals folgendes System gebaut: Es gab sog. Modulcontroller die lagen auf Batteriepotentail. Die Hatten einen schnellen ADC. Kom,munikation galv. getrennt über RS485 Zweidraht. Versorgung über einen DCDC-Wandler aus dem Bordnetz.
Noch ein Nachtrag: ADUMs und ähnliches SMD-Zeug als Trennung ist völlig ungeeignet.
LTC6801 - Independent Multicell Battery Stack Fault Monitor LTC6802-1 - Multicell Battery Stack Monitor LTC6802-2 - Multicell Addressable Battery Stack Monitor a) Überprüfen, ob einer davon auch für Bleigel statt nur für Li-Ionen taugt Wenn ja: b) 4 davon nehmen c) Signal (LTC6801) bzw. SPI-Bus (LTC6802-x) optisch trennen d) Lob vom Chef abholen
hbl schrieb: > Noch ein Nachtrag: > > ADUMs und ähnliches SMD-Zeug als Trennung ist völlig ungeeignet. Kannst du das mit den ADuMs begründen? Eine, bei den ADuMs, Arbeitstrennspannung von 560V und eine Isolationsspannung von 2500V sind doch bessere Werte als alle gängigen DCDC-Wandler?
2500V für 1 Minute, 4mm Kriechstecke sind zuwenig. Ich gehe davon aus dass die Überwachungselektronik sich an der Batterie befindet, man will ja nicht mit Messleitungen die Batteriespannung durch das KFZ ziehen. Solche Batterieanlagen versiffen auch relativ schnell. Für Akkumulatoren und solche Geräteschaften gelten besondere Vorschriften. Man muss nicht nur den Normalbetrieb betrachten, sondern auch den Fehlerfall. Batterien können hochohmig werden. Das passierte bei den Versuchsfahrzeugen besonders gerne beim elektrischen Bremsen. Dann speist der Umreichter ein und die Last ist plötzlich weg. Das gibt richtig dicke Spitzen. Was die Ladegeräte mit einer schlechten Batterie machen, weiss man auch nicht. Die haben u.U. eine ziemlich hohe Leerlaufspannung. Zusätzlich hat man noch das Problem der Magnetfelder. Ich hatte damals einen VW-Golf mit Bleibatterie der hat es auf > 400A im anfahren oder beim bremsen gebracht.Leider kann man die Batterietröge nicht so bauen dass die Fläche zwischen Hin- und Rückleiter 0 ist. Solche Verschaltungen macht man bei U-Boot Batterien (mit riesigem Aufwand).
Noch einen Nachtrag. Gängige DCDC Wandler kann man in solchen Anwendungen leider nicht verwenden.
Der LTC6802-2 könnte evtl. interssant sein. Die max. Zellspannung beträgt 5V. Man könnte jetzt entweder eine Einzelzellüberwachung der Akkus machen, wenn man da rankommt. Oder über Spannungsteiler die Modulspannung portionieren. Man müsste mal gucken wie groß der Querstrom durch den Spannungsteiler sein muß damit das ordentlich funktioniert. Die Gesamtspannung des 12V Blocks setzt sich dann aus n Teilspannungen zusammen. Man belastet dann allerdings die Batterie dauerhaft. Man muß natürlich noch eine Schutzschaltung vorsehen falls die Batterie hochohmig wird, oder gar umgepolt wird. Eine Umpolung hält das IC garantiert nicht aus. Ich würde auch klären ob man die Chips überhaupt in kleinen Mengen bekommt. Witzig auf die Ladeausgleichsschaltung mit Transistor und Widerstand hatte ich mal ein Patent (vor 20 Jahren)
Vielen Danke schon mal für die vielen Antworten. Noch paar Daten zum Fahrzeug und Batterien müsste ich nennen. Das Fahrzeug wird rein elektrisch angetrieben und kann beim Bremsen nicht zurück in die Batterie einspeisen, also entstehen nur beim Anfahren die hohen Ströme. Bei der Batterie handelt es sich um eine Bleivliesakku und ich kann leider nicht auf die Einzelnen Zellen des Akkumulators zugreifen, muss ich aber auch nicht, es reicht wenn die Spannungen der Batterien überprüft werden und bei unterschreiten einer bestimmten Spannung ein Warnsignal an den Benutzer weitergegeben wird, entweder durch ein Optisches oder Akustisches Signal. Ich hab es mir mit einer LCD Display Anzeige überlegt wo nur die Batterie mit der geringsten Spannung angezeigt wird. Zudem muss noch der Strom und die Temperatur von den 15 Akkus auch überwacht werden, aber die Spannungsmessung ist das größte Problem hier. Fertige Batterimonitoringsysteme dürfen nicht benutzt werden, es muss schon sichtbar sein, das es selbst gebaut wurde. Außerdem ist es nicht wichtig ob es pro Batterie 5 oder 25 Euro kostet, sondern das es die optimale Lösung ist. Ich würde erstmal gerne so eine Rangliste haben, welches die beste Lösung wäre und welches die schlechtest. Nun scheint mir nach den lesen der Beiträge wirklich die Lösung mit dem ATTtiny + Optokoppler auf dem erst Blick sehr einfach zu sein. Da würde mich interessieren wie stabil wäre die Lösung gegen Spannungsschwankung? Dies ist leider keine stabile Gleichspannung die man messen muss. Deshalb würde mich interessieren, wie sieht es mit der Versorgung der Bauteile aussieht, ich habe mir auch schon überlegt einen DC/DC Wandler an den Bordnetzakku anzuschließen und von da aus eine stabile 5V Bauteilversorgung zu gewährleisten, bin mir aber noch nicht ganz sicher ob es so einfach gehen wird. Dimpflmoser schrieb: > Darf man fragen, für was die Batterie ist? Für Einen alten Pole der umgebaut wurde zu einem Elektrofahrezug. hbl schrieb: > Noch einen Nachtrag. > Gängige DCDC Wandler kann man in solchen Anwendungen leider nicht > verwenden. Wie meinst du das? Würde es in der oben von mir beschrieben Anwendung funktionieren?
Es gibt Normen für solche Traktionsbatterien in denen die Isolationsfestigkeit geregelt ist. Die musst Du natürlich einhalten. Die würde ich mir erst einmal beschaffen. Vor 20 Jahren war auch eine Isolationsüberwachung vorgeschrieben. Ich glaube eine Firma Bender stellt solche Teile her, vielleicht kannst Du da mal eine Anleihe machen was deine Schaltung abkönnen muss. Dann wirst Du selbst darauf kommen dass mit mit 0815 Optokopplern und DCDC Wandler nicht arbeiten kann. Wenn Du dich nicht an solche Normen hälst haste u.U. einen Haufen Ärger an der Backe. Stelle die mal vor die Karre steht in einem Parkhaus und fackelt da ab. Wir hatten mal ein Versuchs- fahrzeug mit Lithibumm Batterien das hatte sich in der Garage eines Mitarbeiters in ein Häufchen Asche verwandelt. Das ganze war richtig teuer und mit richtig Ärger verbunden da keine der beteiligten Parteien dafür aufkommen wollte.
Die Tinyschaltung würde ich nur verwenden wenn die Versorgung aus einem DCDC Wandler kommt. Ich habe es hier schon mehrfach geschrieben, bei der Entladung können einzelnen Blöcke umgepolt werden. Wird die Batterie hochohmig, schluckt die beim laden eine riesige Spannung und zwar die Differenz zwischen der Batterie- spannung-1 Block und der Leerlaufspannung des Ladegerätes. Das hält so ein 7805 niemals aus.
@hbl. Klingt ja interessant und erinnert mich an alte Zeiten vor 15 Jahren. Aus meiner Erfahrung von 14 Bleiakkus in Reihe für Hotzenblitz würde ich das Ganze reduzieren auf: Gesamtstromregelung und EinzelspannungsGRENZüberwachung. Also den Strom im Ladegerät regeln (was dort eh gemacht wird). Eine Grenzspannung per besserem Optokoppler übertragen. Alles andere ist viel zu viel Aufwand. Überlegt was eine Batterie kostet im Verhältnis zur Überwachungsschaltung. Weil ich gerade in einen anderen Thread schrieb: Beitrag "Re: Balancer mit Einzelzellenausgleich" Das Thema Balancer, Batteriekette taucht wohl fast genauso oft wie LED-KSQ auf :-) Politisch kann ich hbl nur zustimmen. Die vier Energieversorger reiben sich jetzt schon die Hände an den vielen kommenden Elektroautos. Überlegt doch einfach mal die ach so tolle CO2 Bilanz... Poste mal die Patentnummer für deine Schaltung.
Hallo! Ich habe hier leider nur das Az vom Patentamt 198 10746.3 . Die Patentschrift liegt irgendwo auf dem Dachboden rum, die muss ich mal suchen gehen, dann poste ich noch mal. Ich verstehe auch die ganzen Politiker nicht die jetzt schon wieder unser aller Geld zum Fenster rauswerfen wollen. Wie kann man nur so verblödet sein? An der Technik hat sich nix geändert. Mangelnde Kapazität, mangelnde Qualität der Zellen, Brisanz, mangelnde Zyklen- stabilität und immense Kosten für die Batterien, mangelnde Schnelllade- fähigkeit, und selbst wenn, so soll der Strom dafür herkommen. Aus der Haushaltssteckdose kommen max. 3,3KW. Das wurde alles vor vielen Jahren erforscht. Finanziert von der EU rausgekommen ist nix. Da habe ich die tollsten Sachen erlebt hier mal 2 Highligths: 1.) Eine Batteriefirma hatte der EU einen Prototypen mit Wh/Kg verkauft. die Wh hatte man hingekriegt, nur als man das ganze auf die Waage stellte kam die Ernüchterung: zuviele Kg oder zuwenig Wh. Ein Physiker hatte dann die Lösung. (Die Leute sind genial können also nicht nur SAP programmieren). Es wurden dann dievers Teile u.A. die Polbolzen aus Titan gefertigt. Damit hatte dann die Goldbatterie einen Platinüberzug bekommen. Die Wh/Kg stimmten die EU war zufrieden,die Kohle ist geflossen. Praktischer Nutzen keiner, wenigstens wurden die Mitarbeiter bezahlt. 2.) Ein an diesen Projekten beteiligter leitender Mitarbeiter hatte sich einen Lotus (ein schöner Sportwagen also, aber leider nix für mich, mir ist gleich beim ersten reinsetzen die Hose am Hintern geplatzt) auf Elektroantrieb umbauen lassen. Mit dem ganzen wurde dann allerdings nicht das Elektroauto erforscht sonder der weiblich Körper. Das Fahrzeug wurde von dem Herren dazu benutz potentielle 2. 3. und 4. Frauen zu beeindrucken. Hatte aber leider nicht ganz geklappt weil er öfter mal damit liegen- geblieben ist. Dieser Mensch war auch noch Weltmeister im Spesen machen. Man fuhr tatsächlich auf einen Elektroautokongress nach Hawai. Auf die frage was es denn da so neues gab kam die Antwort: Ich hab mit nem Chinesen Golf gespielt.
Wenn galvanische Trennung nicht realisierbar ist schlage ich mal Differenz-Spannungsmessung vor. Da ist der Eingang dann so hochohmig das eine Trennung dann nicht mehr erforderlich sein braucht. Zumindest würde ich mal in die Richtung recherchieren. Bei einem Messverstärker mit galvanischer Trennung wurde das Thema schon mal ausgiebig diskutiert und da kam das oben genannte auch vor.
Man kann nicht die Differenz einfach runterteilen! Dem Irrtum kann man leicht aufsitzen. Zwar gibt es billige 24Bit-Wandler zu kaufen. Das war ein Meilenstein. Aber nun überleg dir mal wie LINEAR der Spannungsteiler sein muß! Ja, der hat nämlich auch nen spannungsabhängigen Widerstand. Bei nur einigen Zellen mag das gehen. Ab 10 würde ich aber supergenau nachrechnen, recherchieren und austesten! Ansprechpartner wäre z.B. Isabellenhütte.
Hier ist deine Patentschrift. Die Offenlegungsschrift habe ich mal weggelassen. Varta, ah ja. Dachte ich mir. War das die Geschichte mit CAN? Da können wir ja Bierchen trinken gehen. Kelkheim Hotzenblitz. Das waren Zeiten.
Entschuldigung das ich erst jetzt antworte, war unterwegs und hatte kein Internet zur Verfügung. Es ist schwierig alle Vorschläge schnell zu beurteilen, hinter jeden Vorschlag steckt einen Menge Recherche und dann kann man noch immer nicht zu 100% Genauigkeit sagen ob es so auch in der Praxis klappen wird. Bei mir handelt es sich um eine Diplomarbeit, deshalb kann ich auch noch nicht genau sagen wie ich alle Normen einhalten muss, ich versuche natürlich alles so sicher zu machen wie es für meine Anwendung nur möglich sein kann, viele Dinge würden aber auch den Rahmen einer Diplomarbeit sprengen. Die Diplomarbeit besteht nicht nur aus der Spannungsmessung, deshalb muss ich erst mal alles so einfach halten wie möglich. hbl schrieb: > Die Tinyschaltung würde ich nur verwenden wenn die Versorgung > aus einem DCDC Wandler kommt. Mir ist leider nun ein Problem bei der Tinyschaltung aufgefallen. Wenn ich die Versorgung aus einem DC/DC Wandler zur Verfügung stelle, entsteht doch auch beim Tiny ein großer Potenzialunterschied, den am Tiny beim Akku 15 liegt eine Spannungspotential von 225V an und die Spannungsversorgung hat nur ein Potential von 5V. Ist das aus Sicherheitsgründen nicht auch Problematisch? Und wie könnte man das Problem lösen? Eine weitere Frage die sich mir stellt ist, was passiert wenn einer der 15 Tinys ausfällt? Die Messwertübermittlung fängt beim Master an, geht zum ersten Tiny, der schickt seine Werte weiter zum zweiten, er fügt seine hinzu und schickt sie zum nächsten usw. Was ist nun wenn die Kette durch einen Fehler unterbrochen wird?
Ben H. schrieb: > 2.Kennt ihr noch andere Möglichkeiten, die vielleicht besser wären? Schau mal hier, wie man sowas wirklich elegant (unter hoher Spannung) macht: http://www.linear.com/designtools/app_notes.jsp dort AN112 Vorteile: kein Relaisgrab beherrschbare Spannung potentialfrei keine controller auf hochliegendem Potential (Wartung!) modular etc.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.