14 Zellen LiPo vermessen

Das geht nicht, denn mit jeder Zelle hast Du bei einem µC mehr
Tolleranzen und Fehler.

Da gibt es spezielle Chips die die Zell-Spannung direkt messen
können und über SPI/I²C funktionieren wie zum Beispiel

    http://www.maxim-ic.com/MAX11068  Balancer und Controller
    http://www.maxim-ic.com/MAX11080  Protection

Grüße
Michelle

Die Controller können Daisy-Chained werden, also mit einem SPI/I²C
am Microcontroller und dann ein paar dutzend in Reihe...

Gibt sie auch von einigen  Firmen in kleineren Ausführungen für 6
LiPoly Zellen, somit kannste dann 3 Stück in Reihe schalten.

Die Fraga ist auch, ob Dein Multiplexer die hohe Differenzspannung
bezogen auf GND aushällt...

Bei 16 Zellen währen das nämlich fast 69V

Grüße
Michelle

Der MAX11068 ist auch ein programierbarer Load-Balancer und du
mußt lediglich einen Lastwiederstand mit einem MOSFET verwenden.

Grüße
Michelle

Ich habe mich auch schon ein wenig mit dem Thema beschäftigt und habe 
auch geplant eine Akkuüberwachung zu entwickeln. Ich habe aber momentan 
einen anderen Lösungsansatz. Parallel zu jeder Zelle wird ein Prozessor 
geschaltet. Ein wirklich kleiner, billiger 8 Pinner. z.B. den 
PIC12F1822.
Der wird dann direkt aus der Zelle versorgt, arbeitet dann komplett 
bezogen auf das jeweilige Zellen-GND, kann also Spannung messen und 
Über-/Unterspannung detektieren. Er hat sogar einen eigenen 
Temperatursensor, alternativ könnte man zur Zelltemperaturmessung aber 
auch einen NTC benutzen, den man bedrahtet direkt an die Zelle anlegt. 
Der Prozessor, der die Zelle misst, welche direkt an GND liegt, könnte 
dann zusätzlich über einen Shunt z.B. die Strommessung durchführen und 
einen masseseitigen MOSFET bedienen um das Zellpack auszuschalten. Die 
Kommunikation zwischen allen Prozessoren müsste in dem Fall über 
Optokoppler laufen, aber die müssen ja nicht besonders schnell sein. 
Möchte man nun balancen könnte man einfach parallel zu jeder Zelle einen 
MOSFET mit Widerstand schalten, der vom jeweiligen Prozessor angesteuert 
wird.

Momentan halte ich diese Lösung für einfach, total flexibel und nichtmal 
besonders teuer. Diese speziellen Battery-Managment-ICs sind nämlich 
auch nicht für lau. einen dieser kleinen PICs bekommt man jedenfalls für 
70cent.

Zu den 70¢ kommen aber noch Optokoppler und das Gegenstück zu den 14-16 
µC, also ein Verwaltungs-µC.

Den MAX11068GUU/V+ (-40 bis +105°C) bekommst Du auch als kostenloses 
Muster von Maxim.  Bis zu 5 Stück sind kein Problem...  Du kannst den 
US$ Preis auch in Euro nehmen, sprich, ein einzelner gekauft kostet rund 
18,40 €.  Bei dem kannste WIRKLICH davon ausgehen, das er mV 
Genauigkeit hat.

Grüße
Michelle

MrCrabs schrieb:
> Messgenauigkeit ist ein weiteres Thema, das untersucht werden muss.

Eben...

> Benötigt der Maxim-IC denn nicht auch irgendeinen externen µC?

Ja, ich verwende derzeit dazu einen C8051F502 CAN Controller,
werde aber auf den LPC11C24 Cortex M0 umsteigen...

> Zum Thema Preis: Das mit den 5 Mustern ist auf jeden Fall für den Anfang
> gut. Aber ich denke da jetz gerade generell über den Sinn dieses teuren
> ICs nach. Ich bin mir nicht sicher, ob meine Überlegung nicht preislich
> günstiger sein könnte (umgerechnet pro Zelle). Flexibler wäre man
> insgesamt auf jeden Fall, da alle Schwellen paraemtrierbar sind und man
> genau an die gewünschte Zellenzahl anpassen kann.

Da kann man mit dem MAX11068/MAX11080 auch...

> Meine Schaltung könnte Über-/Unterspannung,

Macht der Maxim

> Temperatur

Der Maxim macht nur einen Sensor was normalerweise ausreicht
wenn Du bis zu 12 Serien Zellen in einem Block hast.

Wenn Du jedoch wie ich erst mal 5 Zellen parallel machst (=3,7V mit 
140Ah) und dnan 12 Blöcke in Reihe (= 44,4V mit 140Ah) dann solltest Du 
Dir zwei  I²C Temperatur Controller (jeder hat 6 externe und einen 
internen Sensor) von Maxim besorgen... und jeden block einzeln 
Temperatur überwachen.

> unt Strom jeder
> einzelnen Zelle überwachen,

Absolut nicht notwendig...

Ich verwende einen einzelnen I²C Current-Sense Monitor von Linear, wlche 
auch noch gleichzeitg die Spannung mißt

> den gesamten Pack vom Netz trennen und
> automatisch passiv balancen.

Der PASSENDE Protection Chip ist der MAX11080.

> Gibt es sonst sinnvolle Funktionen die im
> Umgang mit Batterien möglich wären?

Zusammenfassung:

60 Zellen LiPoly (205x75x6,3mm; 380g) mit je 3,7V/14AH

1x  Maxim MAX11080
    Protection
1x  Maxim MAX11068
    Balancer und Controller
2x  Maxim MAX6581
    je 7 externe Temperatur Sensoren
1x  Linear LTC4151
    Hoch-Voltage Strom- und Spannungs-Sensor
1x  NXP LTC11C24
    CAN Controller

Zum Laden von 24V aus verwende ich den LTC3862 (6 Stück parallel) und um 
wieder auf 24V runterzukommen den LTC3890-1 (4 Stück parallel) dazu noch 
passende I²C Sink-Source DACs welche vom CAN-Controller gesteuert 
werden.

Als Option eine Epson SPI-TFT-Controller mit 3"2 Touchscreen um eine 
direkte Statusanzeige zu haben, wenn de Batterie im Stand-Alone Modus 
betrieben wird...

Das Project nennt sich bei mir HighPower LiPoly SmartBattery und man
kann die kompletten Batterien parallel schalten.  Theoretisch so viele 
wie CAN-Nodes verfügbar sind.

Grüße
Michelle

In meiner Anwendung ist geplant einen Akkupack zu verwenden, welcher 2 
bis 12 Zellen in Reihe verwendet. Also eine 2S1P bis 12S1P Ausführung, 
wesentlich weniger als bei dir. Sollte ich mehr Strom benötigen, würde 
ich eine zweite Reihe parallel schalten. Hierzu habe ich mich gefragt 
welches Vorgehen sinnvoller ist:

Schalte ich jeweils x Zellen parallel um diese dann in Reihe zu 
schalten, oder schalte ich x Zellen in Reihe um dann mehrere dieser 
Reihen parallel zu schalten. Wie verhält sich der Innenwiderstand einer 
Zelle über die Temperatur?

Bezüglich Flexibilität meinte ich jetzt eher dass mein Ansatz flexibler 
auf die Zellenzahl angepasst ist. Für 4 Zellen z.B. wäre deine Version 
vermutlich ziemlich aufwändig, während sie bei 60 Zellen natürlich 
günstiger ausschaut.

Michelle Konzack schrieb:

>> Temperatur
>
> Der Maxim macht nur einen Sensor was normalerweise ausreicht
> wenn Du bis zu 12 Serien Zellen in einem Block hast.

Der Sensor ist in dem Chip drin, nehme ich an. Hast du Messungen 
gemacht, inwiefern die Chiptemperatur der Zelltemperatur entspricht? Ich 
habe mich gefragt, ob es ausreicht in der Nähe einen Sensor zu haben, 
oder ob ich tatsächlich dafür Sorge tragen müsste, dass z.B. ein 
bedrahteter NTC direkt an der Zelle anliegt.

>> unt Strom jeder
>> einzelnen Zelle überwachen,
>
> Absolut nicht notwendig...
>
> Ich verwende einen einzelnen I²C Current-Sense Monitor von Linear, wlche
> auch noch gleichzeitg die Spannung mißt

Da ich nur eine Reihe betreibe, würde ein Stromsensor ja den Strom jeder 
einzelnen Zelle messen. Ob ich da jetzt einen Shunt, einen LEM oder was 
auch immer für einen Sensor  benutze, weiß ich jetzt noch nicht.

>
>> den gesamten Pack vom Netz trennen und
>> automatisch passiv balancen.
>
> Der PASSENDE Protection Chip ist der MAX11080.
>
>> Gibt es sonst sinnvolle Funktionen die im
>> Umgang mit Batterien möglich wären?
>
> Zusammenfassung:
>
> 60 Zellen LiPoly (205x75x6,3mm; 380g) mit je 3,7V/14AH
>
> 1x  Maxim MAX11080
>     Protection
> 1x  Maxim MAX11068
>     Balancer und Controller
> 2x  Maxim MAX6581
>     je 7 externe Temperatur Sensoren
> 1x  Linear LTC4151
>     Hoch-Voltage Strom- und Spannungs-Sensor
> 1x  NXP LTC11C24
>     CAN Controller

Ich würde pro Zelle brauchen:

- 1x PIC12F1822

- 1x Optokoppler für Kommunikation

- evtl. 1x ext. NTC (µC hat internen Sensor, keine Ahnung ob die so 
gemessene Temperatur brauchbar ist und ob ich überhaupt pro Zelle einen 
b rauche)

- evtl. 1x ext. Referenz (hierzu muss ich später nachrechnen wie genau 
die Spannungsmessung mit der internen Referenz wird und wie genau ich 
das ganze denn überhaupt brauche)

1x kleinen MOSFET zum passiven Balancing

- bisschen Hühnerfutter

Pro Reihenschaltung

1x Strommessung (Shunt/OP, LEM, muss noch durchdacht werden)

1x Leistungs-FET zum Freischalten des Packs

>
> Zum Laden von 24V aus verwende ich den LTC3862 (6 Stück parallel) und um
> wieder auf 24V runterzukommen den LTC3890-1 (4 Stück parallel) dazu noch
> passende I²C Sink-Source DACs welche vom CAN-Controller gesteuert
> werden.
>
> Als Option eine Epson SPI-TFT-Controller mit 3"2 Touchscreen um eine
> direkte Statusanzeige zu haben, wenn de Batterie im Stand-Alone Modus
> betrieben wird...
>
> Das Project nennt sich bei mir HighPower LiPoly SmartBattery und man
> kann die kompletten Batterien parallel schalten.  Theoretisch so viele
> wie CAN-Nodes verfügbar sind.

Klingt interessant. Zum Thema Laden selbst hab ich mir noch gar keine 
Gedanken gemacht. Ist auch nicht mein aktuelles Projekt, sondern eins 
für später.

Ich hatte mir auch mal überlegt wie sinnvoll aktives Balancing ist. Aber 
ich denke für Anwendungen, in denen der Akku relativ häufig leergefahren 
und wieder geladen wird ist das nichts. Ist ja ein ziemlich großer 
Verdrahtungsaufwand, ich kann mir nicht vorstellen, dass es lohnt.

motte schrieb:
> Michelle Konzack schrieb:
>> kostenloses
>> Muster von Maxim.
>
> Ihr müsst echt immer Samples schnorren
>
> Muss das sein?

Wer sind "ihr"?

Mal abgesehen davon: Nichts zum Thema beigetragen und obendrein das 
Prinzip des Samplens nicht verstanden.

Da verschenkt ein großer IC-Hersteller ein paar Teile an Leute in der 
Hoffnung dass ein paar von denen etwas tolles daraus bauen und daraufhin 
viele Tausnd von den ICs kaufen wollen. Das nennt man Werbung, und 
Werbung kostet Geld.

Schonmal Werbung angeschaut ohne nachher das Produkt zu kaufen? Wäre ja 
demnach auch schnorren, nicht wahr...

Steffen Krebs schrieb:
> Schalte ich jeweils x Zellen parallel um diese dann in Reihe zu
> schalten, oder schalte ich x Zellen in Reihe um dann mehrere dieser
> Reihen parallel zu schalten. Wie verhält sich der Innenwiderstand einer
> Zelle über die Temperatur?

Zellen ERST parallel schalten (die LiPolys balancen sich selber)
und dann die Blöcke in Reihe.

> Bezüglich Flexibilität meinte ich jetzt eher dass mein Ansatz flexibler
> auf die Zellenzahl angepasst ist. Für 4 Zellen z.B. wäre deine Version
> vermutlich ziemlich aufwändig, während sie bei 60 Zellen natürlich
> günstiger ausschaut.

Wieso?  Du muß an den MAX11068 nur 4 Zellen anschließen und die
restlichen anschlüsse nach Datenblatt kurzschließen

> Der Sensor ist in dem Chip drin, nehme ich an. Hast du Messungen
> gemacht, inwiefern die Chiptemperatur der Zelltemperatur entspricht? Ich
> habe mich gefragt, ob es ausreicht in der Nähe einen Sensor zu haben,
> oder ob ich tatsächlich dafür Sorge tragen müsste, dass z.B. ein
> bedrahteter NTC direkt an der Zelle anliegt.

Also Wenn Dudie beiden Chips MAX11068/MAX11080 direkt an ein dünnes
0,8mm PCB an die Zellen montierst, reicht es aus

> Ich würde pro Zelle brauchen:
> - 1x PIC12F1822
> - 1x Optokoppler für Kommunikation
> - evtl. 1x ext. NTC (µC hat internen Sensor, keine Ahnung ob die so
> gemessene Temperatur brauchbar ist und ob ich überhaupt pro Zelle einen
> b rauche)
> - evtl. 1x ext. Referenz (hierzu muss ich später nachrechnen wie genau
> die Spannungsmessung mit der internen Referenz wird und wie genau ich
> das ganze denn überhaupt brauche)
> 1x kleinen MOSFET zum passiven Balancing
> - bisschen Hühnerfutter
>
> Pro Reihenschaltung
> 1x Strommessung (Shunt/OP, LEM, muss noch durchdacht werden)
> 1x Leistungs-FET zum Freischalten des Packs

Sieht irgendwie zu aufwendig aus...  Der MAX11068 benötigt wenigstend
KEINE kalibrierung, was Du bei 12 Zellen 12 mal machen müßtest.

Glaubst Du, das Du das sauber hinbekommst?

> Ich hatte mir auch mal überlegt wie sinnvoll aktives Balancing ist. Aber
> ich denke für Anwendungen, in denen der Akku relativ häufig leergefahren
> und wieder geladen wird ist das nichts. Ist ja ein ziemlich großer
> Verdrahtungsaufwand, ich kann mir nicht vorstellen, dass es lohnt.

Kommt darauf an...  Selbst bei häufigem Aufladen ist der Balancer und 
Protection Chip ein PLUS

Grüße
Michelle

motte schrieb:
> Michelle Konzack schrieb:
>> kostenloses
>> Muster von Maxim.
>
> Ihr müsst echt immer Samples schnorren
>
> Muss das sein?

Ja, ich habe erst 5 Stück vom MAX11068 und MAX11080 gekommen und später 
einfach bei Maxim angerufen und noch mal DIREKT 25 Stück von beiden 
angefordert und bekommen...  Ebenso habe ich vollständige technische 
unterstützung für das Project

60 Zellen sind 3,1 kWh in einem 19" 2U mit 260mm tiefe und 120 Zellen
sind 6,2 kWh in einem 19" 2U mit 460mm tiefe...

Das alles im Testbetrieb und für Maxim ist es klar, das jemand der 40 
kWh an LiPoly Storage hat, bei erfolgreichem Test das dann professionel 
bauen wird...

Wir reden hier von 2-5 MWh an LiPoly Storage

:-D

Grüße
Michelle