Hallo!
Als Hobbyprojekt bastele ich mir ein Lithium Ionen Akkupack mit 10
Zellen je 4.2V in Serie, also maximal 42V. Damit ich das Teil gefahrlos
nutzen kann, brauche ich unter anderem die Möglichkeit der
Spannungsmessung jeder einzelnen Zelle. Ich habe mir überlegt, einen
attiny zu nehmen, der alle Zellen misst. Die Zellen sollen via
Spannungsteiler angeschlossen werden und hier fängt das eigentliche
Problem an:
Wenn ich die oberste Zelle messe, fliesst ein Strom durch alle Zellen.
Messe ich die unterste Zelle, fliesst nur ein Strom durch die unterste
Zelle. Damit habe ich ein Stromungleichgewicht und brauche zwingend eine
Balancerschaltung. Und schon haben wir das zweite Problem:
Wenn ich die oberste Zelle balancen will, muss der Strom von Plus der
obersten Zelle nach Minus der obersten Zelle fliessen. Da ich also zwei
Potentiale von z.B. 42V und 38V habe, ist eine FET-Schaltung nicht
banal.
Und da ich das ganze jetzt 10 mal brauche, frage ich mich, ob es da
nicht einen Trick gibt, damit ich am Ende nicht 100 Bauteile verlöten
darf, nur damit der Akkupack nicht kaputt geht.
Ich könnte wie im Betreff schon angedeutet einfach einen tiny zwischen
jede Zelle schalten, dessen Masse am Minus der jeweiligen Zelle hängt.
Damit spare ich mit sämtliche Spanungsteiler und das Balancen ist banal.
Allerdings wollte ich eigentlich auch eine Art "Zentral-IC" haben, der
auf einem Display die Spannungen aller Zellen anzeigt. Die Kommunikation
wäre wegen der unterschiedlichen Massepotentiale der einzelnen tinys mit
diesem Chip aber wiederum sehr schwierig und wohl nur mit Optokupplern
machbar, von denen man wiederum 10 Stück braucht. Das ist alles viel zu
aufwändig.
>> ...Die Zellen sollen via Spannungsteiler angeschlossen werden...
???
Wie genau willst du das machen?
Und der Spannungsteiler verbraucht dann ständig Strom und entläd deinen
Akku auch im ausgeschalteten Zustand...
Für 10 Zellen nimmt man ein Monitor+Balancer-IC.
Kann man bei AD/LT, TI, Microchip, NXP unter "Batterymanagement" /
"Balancer" / "Batterymonitor" finden.
Das hat alles drin (und meist noch viel mehr Funktionen).
*Aber:* Es ist zusätzlich ein Mikrocontroller zur Ansteuerung des
Balancers nötig.
ICs z.B.:
- LTC6811-1
- BQ76942, BQ79616-Q1, BQ76952, ...
Für große Antriebsakkus gibt es sogar aktive Balancer!
(Da wir ein bidirektionaler Schaltwandler für jede Zelle benutzt)
- LTC3300
10S läuft als 36V
12S als 48V
es gibt fertige ASIC die jede Zelle messen können
(über Level Shifter nicht über Spannungsteiler)
und auch Balancing können (interne oder externe FET)
und auch noch einen ordentliche Überwachung haben.
Volle schrieb:> 10S läuft als 36V
Wär aber blöd, wenn man die Schaltung auf Nennspannung auslegt und dann
jdm nen voll geladenen 10S, der dann halt 42V hat, ranklemmt.
J. T. schrieb:> Volle schrieb:>> 10S läuft als 36V>> Wär aber blöd, wenn man die Schaltung auf Nennspannung auslegt und dann> jdm nen voll geladenen 10S, der dann halt 42V hat, ranklemmt.
Ja, das wär' blöd. Saublöd sogar. Es darf eben nicht dazu kommen.
Volle meinte im Beitrag #6101507:
> 12S läuft als 48V
48V/12 = 4V ... das ist also in jedem Fall falsch. Eine Batterie
[= feste Verschaltung von Einzelzellen, unabh. v. d. Technologie,
also Primär- (=nicht...) oder Sekundär-Zellen (...=wiederaufladbar)]
mit 48V Nennspannung würde wohl eher aus 13S (13 seriell) bestehen.
Bei Werkzeugakkus werden oft LiIon mit Mangan-Kathode verwendet -
Nennspannung von 3,7V-3,8V paßt mit 13S recht genau auf 48V U_nenn.
> 10S läuft als 36V
36V/10 = 3,6V ... das wiederum stimmt.
(Heutzutage ist aber der Name Pack statt Batterie gebräuchlicher,
sozusagen ein wenig "verdenglischt", das Ganze. Das beugt zumindest
Verwechslungen wg. der Meinung vieler, Batterie sei mit Primärzelle
(und zwar einer einzigen solchen) gleichzusetzen, ein bißchen vor.)
So ein 10S Pack hat also abh. v. d. genauen Technologie eine exakte
Nutzspannung zw. 36V und 38V, wird deswegen für 36V-Systeme benutzt.
Tim schrieb:> Als Hobbyprojekt bastele ich mir ein Lithium Ionen Akkupack mit 10> Zellen je 4.2V in Serie, also maximal 42V.
Welche Zellkapazität (und eventuelle Anzahl der Zellen parallel)?
Genauer Typ der Zellen? (Und hoffentlich lauter identische & neue.)
Und wofür soll das Ganze benutzt werden (können, aktuell/später)?
s.o.d. schrieb:> Es darf eben nicht dazu kommen.
Ein vorsichtiger (=konservativer, die Philosophie teile ich)
Entwickler wird so weit als möglich die Spannungsfestigkeit
der beteiligten BE nicht so knapp auslegen, daß einige % mehr
schon den Tod bedeuten.
Aber das ist von günstigen Modulen eher nicht zu erwarten.
(Dafür aber kann man die oftmals im Detail betrachten, die
BE auf Sicht prüfen also, um die meist unvollst. und auch
unpräzisen Spezifikationen so ein wenig auszugleichen. Geht
auch das nicht - auf's Glück würde ich nicht setzen...)
jemand der die Batterien länger benutzen will wird nie 4,2 V an eine
Zelle legen.
übliche Bezeichnungen sind:
3S 12V
5S 18V
10S 36V
12S 48V
wenn du es genau machen willst solltest du min und max angeben.
Entladeschlussspannung streut je nach Lebensdauerwunsche und Anwendung
noch mehr. Hab schon alles zwischen 2,2V und 3,2V gesehen.
Danke für die Antworten. Es ist beruhigend, dass es sowas wie den
LTC6811 gibt. Da braucht man wirklich nur noch wenige Bauteile für einen
Akkupack.
Aber was ich nicht verstanden habe und auch nichts im Handbuch dazu
gefunden habe ist, wie die die z.B. 50V einer Zelle (gegenüber Masse)
ohne Spannungsteiler via ADC messen können. Ich habe zwar gesehen, dass
die differenziell messen, aber auch da ist man bei den gängigen ADCs
immer gezwungen darauf zu achten, dass ein Eingang gegenüber Masse nicht
die Versorgungsspannung überschreitet und ich gehe mal davon aus, dass
auch deren ADC nicht mit 70V läuft, sondern eher mit 5V.
