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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LiFePo4-4s4p BMS


Autor: Lukas K. (Gast)
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Hallo,

ich möchte einen Lithium-Eisen-Phosphat-Akku mit 4 Strängen à 4 Zellen 
als Pufferakku in einem Motorrad verwenden.
(Um den Spannungswandler kümmtert sich jemand anderes)
Ich würde die einzelnen Zellspannungen gerne überwachen (vor 
tiefentladen und überladen) und einen balancer integrieren.
Da dachte ich natürlich zunächst an etwas fertiges ;)
Leider passt eine solche fertige BMS nicht in das Batteriegehäuse:
http://shop.lipopower.de/BMS-PCB-20-A-4-Zellen-LiF...

Wie arbeiten diese BMS?

Kennt jemand andere? (kleinere)

Der Tiefentladeschutz und der Überladeschutz für jede einzelne Zelle 
sind Pflicht! Die Balancing-Funktion ist eher Luxus. Wäre aber schön, 
wenn ich sie hardwareseitig gleich vorsehen könnte, sodass ich noch die 
Möglichkeit habe sie softwareseitig hinzuzufügen.

Gruß Lukas K.

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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Tja, was soll ich sagen? Ich kenne einige, die die Dinger als 
Starterakku im Moped verbaut haben, ohne jeden SchnickSchnack.
Was heist bei dir "Pufferakku"? Zusätzlich zum normalen?
Ich hab gerade auch welche bestellt, kosten nicht mehr viel. Und ich 
habe auch vor, die direkt anzuschliessen. Spart 5kg :-)
Elektronik, naja, Starterstrom bei mir 150A. Da wird eher die Elektronik 
gehimmelt als das diese den Akku schützt.
Prinzipiell gehts natürlich, aber 150A sind kein Pappenstiel. Die 
Spitzen werden noch einiges drüber liegen. So ein Eigenbau wird ne ganze 
Menge Siliziumrauch erzeugen, bis es mal funktioniert...

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Hallo Lukas,

für LiFePo4 gibt es anscheinend keine fertigen Monitor-
und Balancer-Chips.

Ich wollte sie erst auch einsetzen, aber nachde ich
nicht fündig wurde und ich mir 10 gestackte Delta-ADCs
häte zusammenbasteln müssen habe ich die Lust verloren.

Aber die Strombelastbarkeit und der Preis ist nicht
schlecht, denn während ich meine LiPoly 3,7V/250Ah nur
mit 1C belasten kann, gets bei der LiFePo4 3,4V/250A
mit 30-50C zur Sache...

Das sind halt die idealen EV-Antriebsbatterien...

Grüße
Michelle

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Wo kauft ihr eure Zellen?

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Also ich kaufe Sie direkt bei einem großen Herstelle in China direkt...

Für den Fall, das Dich LiPoly interessieren:
    Beitrag "SAMMELBESTELLUNG: Lithium Polymer Zellen 3,7V/5Ah"

Also das währen
    3,7V  5Ah  89x 68x11  mm
    3,7V  6Ah 100x125x 5  mm (superflach)
    3,7V 12Ah 100x125x10,5mm

Lade/Entlade Strom ist maximal 1C, wobei der Herstelle als Ladestrom 
0,1C empfielt was den Akku erheblich entlastet und die Lebenszeit über 
300 Zyclen verlängert.  Aber das bleibt jedem selber überlassen, wie er 
seinen LiPoly behandelt

So wie es aussieht werde ich 10 Stück von der ersteren, 15 Stück von der 
Zweiteren und 2 Stück von der dritten für mich kaufen.

Sollte jemand an einem PMIC wie dem Maxim MAX8662 (TQFN) interessiert 
sein, würde ich eine größere menge (25 oder 100 Stück) kaufen, 
allerdings bin ich noch auf der Suche nach einem nahezu equivalenten 
chip als TSSOP oder QFP, denn den TQFN kann nicht jeder Bügeln... :-D

Gemeldet haben sich bereits mehrere Personen für die erstere.

Alles wird natürlich mit Rechnung verkauft...

Grüße
Michelle

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Ich war eher an LiFePO4 Zellen interessiert, so wie ich das sehe, sind 
deine ja gewöhnliche LiPo zellen. Aber danke für das Angebot!

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Schau mal bei http://www.modellbaufuchs.de. Da gint es LifePo4 Zellen. 
Bis 4C Laderate.

Autor: Lukas K. (Gast)
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Hi,

also ich habe meine Zellen von LiPoPower.de!

Aber zurück zur BMS:
Wie schon erwähnt gibt es ja BMS extra für die LiFePos (bei lipopower 
unter "BMS" im Shop).
Diese sind allerdings einigermaßen teuer und passen nicht rein.
Wir haben bisher NUR die LiFePo4-Batterie ohne irgendwelche 
Schutzschaltungen direkt an dem originalen Bleiakkuladereglers des 
Motorrads betrieben. Hat aber nicht sooo gut geklappt ;) (1 Strang ging 
dabei drauf)

Jetzt wollen wir eben einen neuen Laderegler basteln, der möglichst 
effizient arbeitet und direkt den LiFePo4-Zellen angepasst ist.
(Das macht ein Freund)
Und ich bin dafür zuständig eine Zellüberwachung zu basteln.
Gewünschte Funktionen:
Überladeschutz, Tiefentladeschutz, Balancing-Funktion. Hierzu würde ich 
es gerne vermeiden den Batteriestromkreis irgendwo direkt zu 
unterbrechen. Aber die Spannungen zu messen dürfte wohl ohne 
Unterbrechung möglich sein und einen entladewiderstand mithilfe von 
Transistoren parallel zu schalten auch!

Aber ich habe eben keine Ahnung vom Balancen: Wann? (bzw. in welchen 
Fällen), Wie viel Strom (Welcher Widerstand)? ... Deswegen hatte ich auf 
eine Fertiglösung gehofft...

Im Moment interessiert mich eigentlich erstmal die Hardware! Wie soll 
ich das geschickt schalten, so dass ich nachher die Möglichkeit habe 
softwareseitig den Balancer zu integrieren?

Gruß Lukas K.

Autor: Henning Db (henk_tm)
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Ich habe grad 2 LiFePos bei eBay drin. Suche mal nach "Lifepo4 original 
a123"

Autor: Lukas K. (Gast)
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Bin gerade dabei mir einen Schaltplan zu überlegen.

Welche Bauteile kann ich geschickt nehmen, um die Spannungen zu 
Multiplexen (habe nicht genug AD-Wandler auf meinem µC!)
Es geht um alle Spannungen zwischen zwei Zellen (jeweils zu Masse) - 
Macht bei 4 Strängen je 4 Zellen: 4*3 12 Spannungspunkte.
würde die gerne so abfragen:
ich nehme 4 digitale Ausgänge von meinem µC und kann damit steuern, von 
welchem der Stränge ich gerade die Spannungen zwischen Zellen 1 und 2, 2 
und 3 und 3 und 4 messen möchte.

So ähnlich möchte ich dann auch den Balancer-aktivieren:
4 Pins zur Auswahl des Stranges und 4 Pins die dann die jeweilige Zelle 
per Mosfet und Widerstand entladen.

Hat jemand eine Idee welche Bauteile ich da geschickt nehmen kann?

Gruß Lukas K.

Autor: P. S. (Gast)
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Warum willst du denn 4 Straenge nehmen und nicht je 4 Zellen parallel 
und dann seriell verschalten? Balancer gibt es im Modellbaubereich wie 
Sand am Meer, viele davon kann man auch fuer LiFePo nehmen. Dann 
brauchst du nur noch Unter- und Ueberspannung ueberwachen, fertig.

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Also ich würde Dir eher zu einem SIP/I²C Diferential AD-Wandler raten, 
welches es als Singel, Dual und Quad gibt.

Dann ließte die einfach vom microcontroller aus...

An solchen Chips hat Maxim eine sehr große Auswahl.
Ebenso wurde ich eine MAX9937 (benötigt dann einen AD Wandler am 
Microcontroller) current Sensor oder besser einen von Linear mit I2C 
nehmen.

Also die Schaltung läßt sich leicht machen.

Fehlen dan nur noch ein MOSFET pro Zelle für dn Beipass mit einem 
DA-Wandler.

UND EINE PERFECTE PROGRAMMIERUNG!

Der Beipass sollte nicht versuchen, die Zelle kurtzuschließen... :-D

Grüße
Michelle

Autor: Ungast (Gast)
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Bei 4S sind ja noch nicht so wilde Spannungen im Spiel, also würde auch 
ein "universal-Balancer" aus 4 OpAmps (gibts in einem IC)+einigen 
Widerständen gehen.
z.B. einmal LM324, 4x 10kOhm (1% oder ausgemessen).
evtl. einige kleine Kondensatoren dazu, und wenn deine Ausgleichsströme 
höher werden, halt pro Stufe nochmal zwei Transistoren (ggfs 
+widerstand).

Hätte so halt einen Ruhestromverbrauch von ein paar mA. Musst du wissen 
ob das akzeptabel ist.

Damit hätten die Zellen immer die gleiche Spannung, für 
Überladungsschutz und Tiefentladungsschutz brauchst du dann nur noch die 
Gesamtspannung (oder eine Einzelzellenspannung) überwachen.

Autor: Lukas K. (Gast)
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Hi,

mein Kumpel meinte, ich soll den ATA6870 nehmen (bzw. 4)...
Ich habe mich da mal durchs Datenblatt gewühlt, aber verstehe nicht 
ganz, wie ich die SPI-Busse jetzt verknüpfen muss, sodass ich die 
Kommunikations später auch wirklich softwareseitig realisieren kann.

Unser/Mein µC ist übrigens der MC9S12XEP100 aus dem Haus freescale.

Gruß Lukas K.

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Daisy chainen...

SPI-Ausgang mit SPI-Eingang verbinden, also die 4 ADCs hintereinander.

Grüße
Michelle

Autor: Lukas K. (Gast)
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Hi,

meinst du mit ein bzw. ausgang MISO bzw. MOSI oder das gesamte 
level-geshiftete doppelte ding?
Der ATA hat ja anscheinend für MISO und die SPI-CLK nen Levelshifter. 
Aber der wird bei dem Datenblatt nur benutzt, wenn die Zellen (mehr als 
6) alle hintereinander hängen. Bei mir hängen die ja jetzt parallel also 
auf gleichem spannungsniveau.
Muss/Soll ich den Levelshifter dennoch verwenden?

Gruß Lukas K.

Autor: Lukas K. (Gast)
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Hi,

welche Art Transistor soll ich fürs Balancen benutzen?
Der ATA6870 kann den Transistoreingang jeweils auf das untere(zu) oder 
auf das obere ende(ein) der Zelle ziehen.
Welche Transistoren sind bei 3 Volt komplett offen, bei 0V komplett 
dicht und können die entsprechenden Ströme (dachte so an 1A) ab.

Ist das überhaupt sinnvoll? Welchen Strom sollte ich zum Balancen 
nehmen, wenn ich mit bis zu 10A / Strang laden möchte?

Gruß Lukas K.

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