Fünf in Reihe geschaltete SuperCaps sollen mit einem Konstantstrom eines StepUp-Wandlers auf 12..14V geladen werden. Den Balancer wollte ich erst mit TL431 bauen. Auf dem Steckbrett habe ich die Balancerschaltung aufgebaut, bin aber nicht glücklich damit. Der Balancing setzt nicht wirklich punktgenau ein, damit geht vorzeitig Strom über den balancer verloren. Ein weiterer Punkt, der gegen den analogen Blancer spricht ist, dass ich gerne die Endspannung der Kondensatorbank softwaremäßig festlegen möchte, indem ich bei 12V den Step-Up abschalte. Weil ich ohnehin einen Controller in der Schaltung habe, bin ich nun auf die Idee gekommen, das Balancing per Software zu steuern. Siehe anhängende Schaltung. Der Plan ist, dass ich die Spannungen an den einzelnen Kondensatoren mit dem Controller messe. Wenn nun ein (oder mehrere) Kondensatoren schneller 'voll' sind als die anderen, ergo weniger Kapazität haben, würde ich den Ladestrom per Transistor und Widerstände sozusagen um den betreffenen Kondensator herumleiten. Meine Frage ist nun: Funktioniert mein Konzept eines Software Balancers prinzipiell?
Erwin E. schrieb: > Funktioniert mein Konzept eines Software Balancers prinzipiell? Vielleicht, so genau wie bei LiIon kommt es bei Supercaps ja nicht drauf an. Aber EL357 haben eine CTR von minimal 50% und du schickst aus deinem 3.3V 595 nur 6mA durch. Damit kann er den 163mA Entladestrom nicht schalten, es sei denn du hast Wundertransistoren. Und 470k|270k=170k Quellimpedanz sind bei 1uA Eingangsstrom beim A/D Wandler auch gut für 0.17V Fehlmessung. Die Strombegrenzung am MT3806 sollte funktionieren, begrenzt auf 260mA was mehr als der Entladestfom des Balancers ist, es sollte umgekehrt sein. Wohl UCEsat der Transistoren vergessen einzurechnen.
MaWin schrieb: > Erwin E. schrieb: >> Funktioniert mein Konzept eines Software Balancers prinzipiell? > > Aber EL357 haben eine CTR von minimal 50% und du schickst aus deinem > 3.3V 595 nur 6mA durch. Damit kann er den 163mA Entladestrom nicht > schalten, es sei denn du hast Wundertransistoren. Für den EL357NC finde ich im Datenblatt eine CTR min von 200%. Den wollte ich einsetzten: https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/Everlight-Elec-EL357N-C-TA-G_C29981.pdf > Und 470k|270k=170k Quellimpedanz sind bei 1uA Eingangsstrom beim A/D > Wandler auch gut für 0.17V Fehlmessung. Das ist ein Kompromiss wegen des Ruhestrom durch die fünf Spannungsteiler. Meine Hoffnung ist, dass der hochomige Teiler gerade noch so durchgeht, weil ich keine schnelle Änderung der Messspannung erwarten muss. Der 100n soll zusätzlich für stabile Verhältnisse sorgen. > Die Strombegrenzung am MT3806 sollte funktionieren, begrenzt auf 260mA > was mehr als der Entladestfom des Balancers ist, es sollte umgekehrt > sein. Wohl UCEsat der Transistoren vergessen einzurechnen. Guter Punkt - Danke!
Erwin E. schrieb: > Den Balancer wollte ich erst mit TL431 bauen. Auf dem Steckbrett habe > ich die Balancerschaltung aufgebaut, bin aber nicht glücklich damit. Der > Balancing setzt nicht wirklich punktgenau ein, Was ist denn für dich punktgenau? >damit geht vorzeitig > Strom über den balancer verloren. Dann ist was faul. Bzw. du verkennst, daß eben der Balancer einsetzen MUSS, wenn einzelen Kondensatoren schon voll sind! > Ein weiterer Punkt, der gegen den > analogen Blancer spricht ist, dass ich gerne die Endspannung der > Kondensatorbank softwaremäßig festlegen möchte, indem ich bei 12V den > Step-Up abschalte. Ja und? das hat doch mit dem Balancer nix zu tun. Der begrenzt nur die maximale Ladespannung pro Kondensatorstufe. > Weil ich ohnehin einen Controller in der Schaltung habe, bin ich nun auf > die Idee gekommen, das Balancing per Software zu steuern. Siehe > anhängende Schaltung. Jaja, immer möglichst viel Schnulli und Software einbauen. Vor allem für einfache Dinge, die man so oder so besser in Hardware erledigt. Das bringt Sicherheit ins System . . . > > Der Plan ist, dass ich die Spannungen an den einzelnen Kondensatoren mit > dem Controller messe. Wenn nun ein (oder mehrere) Kondensatoren > schneller 'voll' sind als die anderen, ergo weniger Kapazität haben, > würde ich den Ladestrom per Transistor und Widerstände sozusagen um den > betreffenen Kondensator herumleiten. Viel Spaß bei der Ansteuerung. > Meine Frage ist nun: Funktioniert mein Konzept eines Software Balancers > prinzipiell? Ja. Aber der Teufel steckt im Detail.
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Falk B. schrieb: > Jaja, immer möglichst viel Schnulli und Software einbauen. Vor allem für > einfache Dinge, die man so oder so besser in Hardware erledigt. Das > bringt Sicherheit ins System . . . Du hast ja Recht. Für Leute mit Halbwissen hat Software aber den Vorteil, dass man manchen Pfusch leichter ausbügeln kann als mit dem Lötkolben. Mag sein, dass meine TL431 Balancerschaltung fehlerhaft ist. Ich habe die Schaltung von dieser Balancerplatine geklaut: https://www.ebay.de/itm/2-7V-500F-Super-Capacitor-35mm-Balancing-Protection-Module-RDBD-Universal/173800707489?hash=item28775455a1:g:bosAAOSwhoZc672h Vermutlich sitzt da drauf gar kein TL431, sondern was anderes, z.B. LM4051. Das würde zumindest den Preis erklären. Aufgrund der falschen Dimensionierung(?) greift mein Testaufbau bei +/- 5V. Einige mA fließen aber bereits ab 3,5V durch den Balancer.
Erwin E. schrieb: > Ebay-Artikel Nr. 173800707489 > Vermutlich sitzt da drauf gar kein TL431, sondern was anderes, z.B. > LM4051. Der TL431 braucht 1mA um zu regeln, es fliesst bis zu 250uA ohne dass ref die 2.5V erreicht hat. Ein TLV431 regelt ab 55uA, da ist mit weniger als 15uA zu rechnen wenn ref noch nicht 1.24V erreicht.
Falk B. schrieb: > Dann ist was faul. Bzw. du verkennst, daß eben der Balancer einsetzen > MUSS, wenn einzelen Kondensatoren schon voll sind! Vielleicht will er ja, dass seine Kondensatoren immer die gleiche Spannung haben, und nicht erst bei Lade-Ende ausgeglichen wird. Also Widerstandskette um die Stack-Spannung auf Einzelzell-Spannungen runterzubrechen, dazu OpAmp/Komparator statt TL431? Ähnlich wie z.B.: Beitrag "Balancer für 3S1P LiPo" Dann teilt sich auch jede andere Ladepannung gleichmäßig auf die Kondensatoren auf.
Εrnst B. schrieb: > Falk B. schrieb: >> Dann ist was faul. Bzw. du verkennst, daß eben der Balancer einsetzen >> MUSS, wenn einzelen Kondensatoren schon voll sind! > > Vielleicht will er ja, dass seine Kondensatoren immer die gleiche > Spannung haben, und nicht erst bei Lade-Ende ausgeglichen wird. Wollen kann man viel, sinnvoll ist das nicht. > Dann teilt sich auch jede andere Ladepannung gleichmäßig auf die > Kondensatoren auf. Wozu? Akademischer Unsinn.
Erwin E. schrieb: > Falk B. schrieb: >> Jaja, immer möglichst viel Schnulli und Software einbauen. Vor allem für >> einfache Dinge, die man so oder so besser in Hardware erledigt. Das >> bringt Sicherheit ins System . . . > > Du hast ja Recht. Für Leute mit Halbwissen hat Software aber den > Vorteil, dass man manchen Pfusch leichter ausbügeln kann als mit dem > Lötkolben. Jaja, den Teufel mit dem Belzebub austreiben . . . > Mag sein, dass meine TL431 Balancerschaltung fehlerhaft ist. Ich habe > die Schaltung von dieser Balancerplatine geklaut: > Ebay-Artikel Nr. 173800707489 > Vermutlich sitzt da drauf gar kein TL431, sondern was anderes, z.B. > LM4051. Das würde zumindest den Preis erklären. Die Schaltung sieht erstmal OK aus, der Spannungsteiler aus R11/R12 stellt die Klemmenspannung auf 4,67V ein. Dazu kommen natürlich die Toleranzen der Widerstände und vom TL431. > Aufgrund der falschen Dimensionierung(?) greift mein Testaufbau bei +/- > 5V. Was? Das Ding hat mal sicher NICHT +/-5V! Du meinst eher, "irgendwas um die 5V herum". Das sollte man aber auch so sagen. Oder noch besser, mal messen! Miss U und I im Bereich von 4-5V in 0,1V Schritten. > Einige mA fließen aber bereits ab 3,5V durch den Balancer. Das sollte nicht sein. R13 ist zu groß. Der sollte so groß sein, daß bei 1mA dort ca. 300mV abfallen, also 330 Ohm. Das ist der Mindeststrom vom TL431 und damit der Mindeststrom vom Balancer. Wenn es weniger Strom sein soll, dann so. Beitrag "Re: TL431-LiPo-Balancer "reloaded""
Εrnst B. schrieb: > Vielleicht will er ja, dass seine Kondensatoren immer die gleiche > Spannung haben, und nicht erst bei Lade-Ende ausgeglichen wird. > > Also Widerstandskette um die Stack-Spannung auf Einzelzell-Spannungen > runterzubrechen, dazu OpAmp/Komparator statt TL431? Genau das war mein Gedanke. Vor 10++ Jahren hab ich mal einen LiPo Balancer nach genau diesem Prinzip gebaut und hatte das irgendwie noch im Hinterkopf. Ist hier unsinnig, wie ich anhand Falks Ausführungen verstanden habe. In diesem Fall ist der Balancer eigentlich eher eine Überspannungsableitung. Falk B. schrieb: > Wollen kann man viel, sinnvoll ist das nicht. Ja... Falk B. schrieb: >> Einige mA fließen aber bereits ab 3,5V durch den Balancer. > > Das sollte nicht sein. R13 ist zu groß. Der sollte so groß sein, daß bei > 1mA dort ca. 300mV abfallen, also 330 Ohm. Das ist der Mindeststrom vom > TL431 und damit der Mindeststrom vom Balancer. Wenn es weniger Strom > sein soll, dann so. > > Beitrag "Re: TL431-LiPo-Balancer "reloaded"" Der Fehler sitzt dann wohl im oder vor dem Steckbrett... Ich werde die Schaltung heute Abend mal auf Lochraster oder als Drahtigel aufbauen. Danke für eure Denkanstöße!
Ich will wirklich nicht stänkern, aber das Konzept ist Murks. Wenn Du die Caps nicht ständig ausbalancieren willst, muss der Leckstrom der Schaltung für jeden Cap identisch sein. Das sind sie aber nicht! Die Spannungsmessung erzeugt einen Leckstrom der die Caps krummzieht. Die Erfahrung zeigt drei Dinge: 1. für dynamische Vorgänge nützt der Balancer nix, da dominieren die Unterschied der Kapazitäten die Spannungsverteilung. Sonnst müsste man den Symetrierstrom in Nähe des Entladestromes bringen. 2. Für rein statische Symmetrierung ist ein einziger Widerstand je Kondensator der beste, einfachste und zuverlässigste Ansatz. 3. Für eine Spannungsüberwachung braucht es leider mehr als einen Widerstand. Unbedingt alle Kondensatoren gleich belasten, am besten mit einer identischen Schaltung an jedem Kondensator. Und aktives Symetrieren heist auch nur Energie zu verheizen. p.s. Die "Erfahrung" bedeutet >10Jahre und >200k Caps verschiedenster Typen
Jemand schrieb: > ch will wirklich nicht stänkern, aber das Konzept ist Murks. > Wenn Du die Caps nicht ständig ausbalancieren willst, Will er aber, und zwar beim Laden. > muss der Leckstrom > der Schaltung für jeden Cap identisch sein. Das sind sie aber nicht! Die > Spannungsmessung erzeugt einen Leckstrom der die Caps krummzieht. Naja, kommt immer darauf an, wie hochohmig man das baut. > 2. Für rein statische Symmetrierung ist ein einziger Widerstand je > Kondensator der beste, einfachste und zuverlässigste Ansatz. Ja, aber dann muss der Strom durch den Widerstand ca. 2-10mal so hoch wie der maximale Leckstrom sein. D.h. man "verschwendet" dauerhaft Strom. Ob das kritisch ist (Batteriebetrieb) muss man prüfen. Der Balancer verbraucht nur den minimal nötigen Strom und das auch nur beim Laden. Das ist die intelligentere Lösung, wenn gleich diese mehr Bauteilaufwand bedeutet. > 3. Für eine Spannungsüberwachung braucht es leider mehr als einen > Widerstand. Eben den Balancer. > Unbedingt alle Kondensatoren gleich belasten, am besten mit > einer identischen Schaltung an jedem Kondensator. Und aktives > Symetrieren heist auch nur Energie zu verheizen. Das macht der Balancer.
Falk B. schrieb: > Ja, aber dann muss der Strom durch den Widerstand ca. 2-10mal so hoch > wie der maximale Leckstrom sein. D.h. man "verschwendet" dauerhaft > Strom. Ob das kritisch ist (Batteriebetrieb) muss man prüfen. Der > Balancer verbraucht nur den minimal nötigen Strom und das auch nur beim > Laden. Das ist die intelligentere Lösung, wenn gleich diese mehr > Bauteilaufwand bedeutet. Ja, das mag stimmen. Schauen wir mal in die Praxiswerte. Huch ich sehe ja gerade erst, das sind ja eher winzige Caps mit nur 8F. Ich war von >2000F ausgegangen bei diesem Aufwand. Ich hab da mal irgendein Datenblatt mit ca. 8F gesucht. https://www.vina.co.kr/winko/data/product/WEC_2R7_106_QC_1320_data_sheet_%5B%C7%A5%C1%D8%5D_Ver1.2.pdf Dort steht ein Leckstrom von 20µA. Selbst wenn ich jetzt den Symetrierwiderstand auf 10fachem Leckstrom auslege, so wird es zumindest schwierig den ATmega und den Rest davon zu versorgen. Sparen tu ich dann ganze 3mW in Summe. Klar kann er das machen, wenn er gerne will. Das lohnt doch trotzdem den ganzen Aufwand nicht.
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