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Hallo Leute, wie Ihr in der Überschrift schon lesen könnt will ich mir eine Microcontroller gestützte Balancer-Schaltung für meine LiFePo4 Akkus im Auto basteln und brauche nun eure Hilfe beim Ausfeilen der Schalung sowie anschließend einigen Berechnungen. Erstmal zu meiner Person, ich gehe auf eine technische Schule,es ist also ein gewissen Grundwissen vorhanden, jedoch lernen wir großteils nur die trockene Theorie zu der ganzen Thematik und mir fehlt das Wissen zur korrekten Schaltungsentwicklung. Ein Problem ist natürlich die schwankende Boardspannung im Auto, da die schonmal auf bis zu 14V hochgehen kann und die Spannung natürich trotzdem stabil funktionieren soll. Das Balancing soll funktionieren, indem ich die Spannungen der einzelnen Zellen messe, dafür hab ich auch eine 5V Spannungsreferenz am Aref Pin und wenn eine bestimmte Zellenspannung überschritten wird schalte ich die einzelnen Akkuzellen auf Lastwiderstände. Ich hoffe ihr könnt mir helfen. mfg Thomas
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Wozu Balancer? LiFePo4 benötigen das nicht.
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Auch LiFePo Zellen können aufgrund von Fertigungstoleranzen und unterschiedlicher Kapazität auseinander driften.
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Die Schaltung macht so sicher keinerlei Sinn. Jeder Akku gegen Masse ? Potentialtrennung per Optokoppler aber dann doch verbundene Massen ? Akkuspannung über 5V direkt in den uC ? Merkwürdige Art der Spannungsreglung, mit hohem ständigem Stromverbrauch. Wenn du Akkus balancen willst, musst du dir zuerst Gedanken machen, wann du das tun willst: Während des Ladens, dann muss deine Schaltung den komplketten Ladestrom bei Akkuspannung verbraten können, also z.B. 10A bei 3.6V = 36 Watt pro Zelle. Oder nach dem Laden, wenn der Akku rumsteht, dann kann das im Prinzip so langsam erfolgen wie man will, und es reichen geringe Ströme, z.B. die 20mA die ein OpAmp so schafft, mit entsprechend geringen Verlustleistungen die wegzukühlen sind, nur 0.08 Watt. KFZ-Bordspannung: http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23 Akkus: http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.21 (LiFePo4 weiter unten, Balancer knapp drüber).
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Wäre wohl einfacher, auf die Optokoppler zu verzichten und jedem Akku seinen eigenen ATTiny zu verpassen, der dann einen 3,3V FET direkt ansteuern kann. Spannungsregler braucht man dann auch keine.
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Es gibt doch genügend Schaltpläne für LiPo Balancer. Schau dir die mal an. Die kannst du größtenteils verwenden. Du musst meist nur einen Spannungsteiler ändern. Ich hab mir auch einen Balancer für LiFePos selber gebaut. Besteht aus einem Komparator mit integrierter Referenzspannungsquelle, dazu ein Spannungsteiler eine Led, paar Widerstände und ein Transistor.Fertig. Das ganze baut man dann 4mal unabhängig von einander auf und schaltet die Balancer "in Reihe". Die Balancerströme sind dabei nur von dem Transistor und dem Basiswiderstand abhängig. Die Schaltung kann so mit Balancerströmen von 1mA bis viele Ampere gebaut werden.
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@Thomas Deine Schaltung macht keinen Sinn, siehe mein Attachement zu diesem Thema google auch mal etwas im Internet! >Wozu Balancer? LiFePo4 benötigen das nicht. Quatsch, auch LiFePO4 Zellen sollten nicht ohne Balancer in Serie geschalten werden. >Während des Ladens, dann muss deine Schaltung den kompletten >Ladestrom bei >Akkuspannung verbraten können... Quatsch! Du musst bloss die Toleranzen der Zellen ausgleichen, üblicherweise nimmt man 2..5% vom Ladestrom. Wichtig ist aber, dass Du in Serie zum Akkupaket FET-Scahlter als Schutzschalter einbaust, um den Akku vor Überladung, Tiefentladung und auch vor Kurzschluss zu schützen! @Matthias xxx >Schau dir die mal an. Welche zwei???
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Hallo Thomas, warum willst du das eigentlich mit einem Controller machen? Ist das nicht etwas zu oversized? Einfach gehts mit ein paar OPs und etwas Hühnerfutter: http://www.kc-world.de/LiPo-Balancer.htm BTW: den IC1B kannst du weglassen, wenn du keine Fehleranzeige benötigst. Die Referenz am OP gehört dann auf 4,1V angepasst (LiPo = 4,2V). Gruß Stefan P.S Wenn du einen Equalizer (anstatt einem Balancer) bauen möchtest, musst die die Referenzen der OPs nur an eine Widerstandskaskade hängen.
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Ach ja, hab vor einiger Zeit auch nen 4x Balancer gebaut (Eigenkonstruktion), Schaltplan siehe Anhang. Funktioniert heute noch fehlerfrei. Gruß Stefan
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>>Während des Ladens, dann muss deine Schaltung den kompletten >>Ladestrom bei >Akkuspannung verbraten können... >Quatsch! Du musst bloss die Toleranzen der Zellen ausgleichen, >üblicherweise nimmt man 2..5% vom Ladestrom. Kommt auf das Konzept an. Bei der Variante von http://www.kc-world.de/LiPo-Balancer.htm wird erst am Schluss, wenn die Zelle voll geladen ist, der Strom vom Ladegerät an der Zelle vorbeigeführt, da muss der ganze Strom gebypasst werden. Es gibt aber auch Konzepte, welche die Zellen während der ganzen Ladeperiode (zum Teil auch beim Entladen) balancen, da reichen kleine Balancerströme im einstelligen Prozentbereich.
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Hey Leute, vielen Dank erstmal für die zahlreichen Rückmeldungen. Das die Schaltung im Endeffekt nicht funktioniert hab ich mir schon gedacht, wusste nur nicht mehr wie ich was wo hinverbinden muss. Das der Controller an und für sich etwas oversized ist stimmt wohl auch. Könnte also auch darauf verzichten und das ganze mit IC's und CO aufbauen. Das einzige Problem das bei meiner Anwendung bestehen wird ist, dass der Akku praktisch ständig geladen und entladen wird da er nur als Puffer zwischen Starterbatterie und Endstufen dienen wird. Ins Besondere der Vorschlag von Stefan gefällt mir sehr gut. Ich hab mir jetzt mal das Datenblatt des ICL7665 durchgeschaut und bin ziemlich angetan von dem Teil. Ich würde dann noch ein paar Bauteile zur Stabilisierung der Boardspannung sowie zum abhalten von ESR und co dranbauen müsste dann schon so weit funktionieren oder? mfg und ein großes Dankeschön im Vorraus! Thomas
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Hey Leute, hab die letzten Tage viel gesucht Ideen gefunden und wieder verworfen. Jetzt hab ich mich auf den ICL 7665 festgelegt. Ich habe mir jetzt gedacht parallel zu jeder Zelle einen ICL zu hängen und damit bei Überspannung ein Reed-Relais zu schalten, das die Zelle dann auf einen Leistungswiderstand schaltet der die Zelle so lange entläd bis die Spannung weit genug gesunken ist. Weiters soll bei Unterspannung einer Zelle der Ganze akku vom Netz genommen werden. Reicht es da ein stärkeres Reed Relais zu nehmen oder sollte ich das anders lösen? mfg
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Servus Thomas, warum willst du Relais nehmen und keine passenden FET`s? Gibts dafür eine bestimmten Grund? Viele Grüße Stefan
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Das war eigentlich nur so eine Idee, weil ich dann eine galvanische Trennung habe, auch ohne Optokoppler und ich kann außerdem Leckströme durch den Transistor vermeiden, was praktisch ist da ich dei Schaltung dauerhaft am Akku lassen will. mfg
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Autor:
Axel R.
(axelr)
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Du schreibst hier: >Weiters soll bei Unterspannung einer Zelle der Ganze akku vom Netz >genommen werden. Reicht es da ein stärkeres Reed Relais zu nehmen... Aber hier steht: >da er nur als Puffer zwischen Starterbatterie und Endstufen dienen wird. Was stellst Du dir für ein Relais vor, welches den Akku (im Fehlerfall) trennen soll? Wieviel Strom "zieht" deine Endstufe. Sicher soviel, das Du den Einsatz eines Puffers sinnvollerweise in Erwägung gezogen hast. Die Balancierungsströme sind nciht groß, bzw. müssen nicht groß sein. Das wurde ja schon gesagt. Der "Notaus" muss nicht nur den hohen Strom schalten können, nein: viel wichtiger ist im laufenden Betrieb der extrem geringe Übergangswiderstand dieses Schalters. Er muss ja um Größenordnungen kleiner sein, als der Zuleitungswiderstand der 4Meter des 35mm² Kabel, welches von der AutoBatterie kommt. Sonst kannst Du dir den Puffer mal gleich schenken, wenn der Spannungsabfall größer ist, als der Innenwiderstand deiner restlichen Spanungsquelle( Autobatt.plus Kabel und Sicherung ). kan ich nicht besser erklären. Hoffe, es ist einigermaßen rübergekommen, was ich meine.
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Vielen Dank für deine Antwort!!! > Was stellst Du dir für ein Relais vor, welches den Akku (im Fehlerfall) > trennen soll? > Die Balancierungsströme sind nciht groß, bzw. müssen nicht groß sein. > Das wurde ja schon gesagt. Der "Notaus" muss nicht nur den hohen Strom > schalten können, nein: viel wichtiger ist im laufenden Betrieb der > extrem geringe Übergangswiderstand dieses Schalters. Das mit den Übergangswiderständen ist mir klar, ich hab aber noch kein konkretes Relais gefunden. Bis jetzt hab ich mich mal auf die grundlegende balancing Funktion konzentriert. mfg und vielen Dank schonmal :)
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Ich denke, ich werde auf ein trennrelais verzichten, da die bei dem Strom den ich benötige sehr teuer sind. Ich werde die Unterspannungsanzeige einfach in ein OR Logikgatterführen und an dessen Ausgang entweder direkt eine LED, oder einen Transistor und eine LED in meinem Blickfeld montieren, sodass ich bei bedarf die Anlage einfach abdrehen kann, falls das so möglich ist. mfg Thomas
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Ist das richtig das die obige Schaltung von Stefan mit dem 7665 zu den jeweiligen Zellen parallel zugeschaltet wird? |----- + Zelle Stefan's Schaltung | - |------| | + Zelle Stefan's Schaltung | - |------ hoffe der "schaltplan" ist verständlich...
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