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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sperrwandler für Ladungstransport


Autor: Peter D. (peter_dab)
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Hallo,

ich arbeite grade an einem Battery-Managment-System mit aktivem 
balancing (für die  Uni).

Meine Aufagebe ist es im Prinzip nur ladungen hin- un herzuschicken .Da 
die einzelnen Batteriezellen ja in reihe geschaltet sind muss dies 
allerdings unabhängig von den potentialen von quelle und ziel erfolgen 
können, sprich abwechselnd von grösserem potential zu kleinerem aber 
auch von kleinerem zu grösseren.

die einzige idee wie ich das realisieren kann ist mittels eines 
sperrwandlers der ein-und ausgang galvanisch voneinander entkoppelt.

Dies will ich nun erstmal durchprobieren suche für diesen zweck einen 
sperrwandler einfachster bauform  der in der lage ist mit ein-und 
ausgangsspannungen im Bereich von  je 2,7V bis 13V  zu arbeiten (das 
Ganze bei max 2 A und ohne Rücksicht auf Wirkungsgrad ).

Ich Scheitere grade jedoch daran da ich bislang nur IC´s finde welche 
lediglich die Option haben auch als Flyback Converter betrieben zu 
werden ,und zwar mit teils enormem Schaltungsaufwand Aufwand wo ich dann 
trotzdem noch zB die Spulen selbst besorgen muss und letzlich mehr 
Arbeite habe als beim Eigenentwurf.

Meine Frage ist jetzt ob mir jemand mir einen Rat geben kann wo ich 
diese Bauteile evtl doch noch in simpler Bauformorm finden kann oder ob 
ich nicht drumherum komme mir einen Sperrwandler selbst zusammenzubauen 
bzw zu entwerfen.

Mit freundlichem Gruss

Peter

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Peter D. schrieb:
> ich arbeite grade an einem Battery-Managment-System mit aktivem
> balancing (für die  Uni).
>
So, so, für die Uni.

> Meine Aufagebe ist es im Prinzip nur ladungen hin- un herzuschicken .

????

> Da
> die einzelnen Batteriezellen ja in reihe geschaltet sind muss dies
> allerdings unabhängig von den potentialen von quelle und ziel erfolgen
> können,

Mach mal eine Skizze.

> sprich abwechselnd von grösserem potential zu kleinerem aber
> auch von kleinerem zu grösseren.

Womit? Mit einem zweipoligen Mehrstufenschalter?
mfg klaus

Autor: Günter Lenz (Gast)
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Peter D. schrieb:
>die Option haben auch als Flyback Converter betrieben zu
>werden ,und zwar mit teils enormem Schaltungsaufwand Aufwand

Ein Flyback Converter ist ja im Prinzip ein Sperrschwinger,
und der läßt sich auch mit geringen Aufwand, mit nur
einem einzigen Transistor aufbauen.

Autor: Sebastian S. (amateur)
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Lernt man auf der UNI heute nicht mehr das richtige Formulieren?

>allerdings unabhängig von den potentialen von quelle und ziel erfolgen
>können, sprich abwechselnd von grösserem potential zu kleinerem aber
>auch von kleinerem zu grösseren.

Ein Verfahren, dass Ladungen von einem kleineren zu einem größeren 
Potential transportiert kenne ich nicht;-)

Aber man lernt ja nie aus...

Autor: Günter Lenz (Gast)
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Sebastian S. schrieb:
>Ein Verfahren, dass Ladungen von einem kleineren zu einem größeren
>Potential transportiert kenne ich nicht;-)

Dieses Verfahren nennt man transformieren,
ein Trafo macht Soetwas. Vielleicht müßte man
statt das Wort "Ladungen", Energie dafür einsetzen.

Autor: noreply@noreply.com (Gast)
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Genau das suche ich auch.

Im Prinzip Sperrwandler die von einen Kontroller gesteuert werden. Wird 
vom Arbeitsumfang her eine Diplomarbeit.

Autor: Marc Ebmeyer (mahwe)
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Linear hat das schon erledigt für dich ltc 3300 brauchst nur noch Würth 
spulen und mosfets extern

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Marc E. schrieb:
> Linear hat das schon erledigt für dich ltc 3300 brauchst nur noch
> Würth
> spulen und mosfets extern

Der LTC3300 ist ja ein echter Hammer! LTspice bietet sogar zwei 
Simulationen an. Na ja, dann kann ja nichts mehr schief laufen.
mfg klaus

Autor: Peter D. (peter_dab)
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noreply@noreply.com schrieb:
> Genau das suche ich auch.
>
> Im Prinzip Sperrwandler die von einen Kontroller gesteuert werden. Wird
> vom Arbeitsumfang her eine Diplomarbeit.

Du triffst den Nagel auf den Kopf. Und eben um den Aufwand hierfür 
minimal zu halten brauch ich halt den Sperrwandler in einfachster 
Form,zumindest will ich es hiermit versuchen.Ich peile dies als 
Bachelorthesis an und werde sie nur anmelden wenn es übersichtlich 
bleibt.

Marc E. schrieb:
> Linear hat das schon erledigt für dich ltc 3300 brauchst nur noch Würth
> spulen und mosfets extern

Vielen Danke für den Tipp Marc, ich kann den ltc aber leider nicht 
benutzen. ich beschreib es in dem nachfollgenden Post ausführlich

Günter Lenz schrieb:
> Dieses Verfahren nennt man transformieren,
> ein Trafo macht Soetwas. Vielleicht müßte man
> statt das Wort "Ladungen", Energie dafür einsetzen.

Ok,da geb ich dir recht. Meine wortwahl beruhte darauf dass ich bei 
Betrieb Zellen mit geringerer Kapazität ständig mit "Ladung von den 
anderen Zellen nachfüllen" muss um ihre vorzeitige Tiefentladung zu 
verhindern.(wissenschaftliche Ausdrucksweise ist offensichtlich nicht 
mein Stärke :-) )
 Ein einfacher trafo funtioniert allerdings nicht da spannungen von 
Ein-und Ausgang bei jedem Balancing-Ackt unterschiedlich ausfallen.es 
muss sowohl funtionieren wenn zB Ue = 3,0V und Ua = 2,9V betragen ,aber 
auch wenn Ue = 3,0V und Ua = 6 V betragen. Die Reihenschaltung der 
Zellen erfordert hierfür sämtliche denkbaren Konstellationen. Und um den 
Schaltungsaufwand dafür simple zu halten versuche ich den Sperrwandler 
zu verwenden

Autor: Peter D. (peter_dab)
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Marc E. schrieb:
> Linear hat das schon erledigt für dich ltc 3300 brauchst nur noch Würth
> spulen und mosfets extern


Die Anforderung für das Projekt lauetet dass jede Zelle ihren eigenen 
Überwachungsprozessor hat welcher sämtliche Daten der Zelle ermittelt 
,wobei mich erstmal nur die Klemmspannung interessiert.Ein 
Hauptprozessor soll das ganze überwachen und steuern und es soll ein 
System entwickelt werden welches eine einfache Skalierbarkeit bzw 
Erweiterung der Batterie erlaubt ,zB von 4 Zellen auf 24.Meine .
Es handelt sich bei dieser Form laut Betreuer um einen Prototyp,weshalb 
ich praktisch von A-Z das meisste selber zusammenstellen muss und den 
ltc 3300 nicht benutzen kann.

Und JA: mir ist klar dass mir die Zellen abfackeln können falls einer 
der vielen Prozessoren ausfällt :-)

Meine Idee dazu:
Das eigentliche Balancing soll jeweils in 4er-Gruppen erfolgen,wobei 
diesen Prozess dann die uC an den Zellen selber steuern und dies in 
einem gewissen Maaße autark erledigen.
 In jeder dieser 4er-Gruppen sollen dann 1-2 Sperrwandler vorhanden sein 
: die Überwachungsprozessoren beschalten dann je nach Bedarf welche 
Zelle grade an Ue und welche an Ua angeschlossen ist und somit welche 
Zelle jetzt ge-und entladen wird.
Der Hauptprozessor hätte in dieser Form erstmal nur die Aufgabe 
sämtliche Spannungen an der Überwachungsprozessoren abzufragen und diese 
werte widerum an alleanderen Überwachungsprozessoren weiterzugeben,auf 
dieser Grundlage würden diese dann die Beschaltung vornehmen.

Bei der Erweiterung von 4 auf zB 12 Zellen würde der Hauptprozessor dann 
die Aufgabe übernehmen zwischen den einezelnen 4er-Gruppen zu balancen.
Der Quellcode und die Anzahl der Ausgänge am Hauptprozessor sollen 
dabei klein und übersichtlich bleiben.

Eigentlich ist dies eine Masterthesis die seit längerem niemand 
übernehmen will . Ich prüfe jetzt halt ob dies mit einfachen Mitteln 
klappen kann würde das dann als Bachelorthesis in Angriff nehmen.

Ich baue mir diese Woche nun einen Sperrwandler in Grundform da es diese 
anscheinend nicht zu kaufen gibt und probiere das ganze aus. Wobei ich 
die schaltvorgänge dann erstmal " manuell " voornehmen und prüfen werde 
ob die lade-und entladevorgänge so funktionieren wie ich mir das erhoffe

Autor: Elektrolurch (Gast)
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>> ich arbeite grade an einem Battery-Managment-System mit aktivem
balancing (für die  Uni)...
>> ...dass jede Zelle ihren eigenen
Überwachungsprozessor hat welcher sämtliche Daten der Zelle ermittelt...
>> ...Ein Hauptprozessor soll das ganze überwachen und steuern und es soll ein
System entwickelt werden welches eine einfache Skalierbarkeit bzw
Erweiterung der Batterie erlaubt ,zB von 4 Zellen auf 24.

OK, möglichst viel Aufwand und umständlich!
Vieleicht schaust du dir mal die Innenschaltung des LTC3300-2 an (S.11)
und versuchst das nachzubauen!!

>> Es handelt sich bei dieser Form laut Betreuer um einen Prototyp,weshalb
ich praktisch von A-Z das meisste selber zusammenstellen muss und den
ltc 3300 nicht benutzen kann.

"Prototyp" bedeutet hier wohl, dass die (eigene) Schaltung zuerst mal 
nicht funktionieren darf - sonst kein Lerneffekt??
OK.
Es gibt was tolles, fertiges, das genau das macht was gefordert ist UND 
"Stackable Architecture Enables >800V Systems" erlaubt - also die 24 
Zellen "mit links macht".
Aber der "Betreuer" will anscheinend, dass man an der Uni "das 
viereckige Rad neu erfindet" - OK, prima! So muss Ausbildung!
Ja nicht lernen, wie es die "Cracks" einer großen, renomierten Firma 
machen - da müsste ja vlt. der Prof/Betreuer noch was dazulernen...

Autor: noreply@noreply.com (Gast)
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Peter D. schrieb:
> Eigentlich ist dies eine Masterthesis die seit längerem niemand
> übernehmen will . Ich prüfe jetzt halt ob dies mit einfachen Mitteln
> klappen kann würde das dann als Bachelorthesis in Angriff nehmen.

Da steckt schon richtig Arbeit drin. ;-) Wird entweder ein 
Schaltreglergrab oder viel Arbeit mit Kontroller und Regelungstechnik.

Existieren Arbeiten bezüglich ARM Cortex M0+ und Sperrwandler, die 
verwendbar sind?

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