Guten Tag allerseits,
vielleicht stehe ich hier gerade auf dem Schlauch, aber ich frage mich
wie ich dieses Problem lösen kann. Ich möchte in einem 800 V
Batteriesystem erkennen, ob eine Spannung größer 60 V DC, an meinen
Hauptkontakten anliegt und dieses über eine LED anzeigen lassen. Wie
stelle ich sicher das die LED nur leuchtet, wenn auch eine Spannung
größer 60 V anliegt? Meine erste grobe Überlegung habe ich als Bild
angehängt.
Vielen Dank für eure Tipps.
Grüße,
Johannes
Eine Stromquelle mit ~60V Z-Diode in Reihe? Fällt wegen Verlusten bei
800V wohl flach. Ist eine Speisung vorhanden, so dass man mit einem
Komparator was machen könnte?
Johannes G. schrieb:> Wie stelle ich sicher das die LED nur leuchtet, wenn auch eine Spannung> größer 60 V anliegt?
Die Frage ist eher, wo kommt der Strom für die LED her. Sind die 800V
belastbar genug ? Da es wohl wieder mal um Solar geht, sicherlich.
Wie hell muss die LED sein ? Sagen wir 2mA reichen, sind an 800V 1.6W,
ein Vorwiderstand wäre ok, aber bei 60V bräuchte man auch 2mA, also ein
Linearregler.
Die üblichen IC taugen nicht für 800V, also ein 1000V Transistor in
Stromregelschaltung.
1
+60-800V
2
| |
3
1M |
4
| LED
5
ZD56V |
6
| |
7
+--+----|< 2SC4686A
8
| | |E
9
| >|----+ BC547
10
| E| |
11
1M | 330R
12
| | |
13
GNDGND GND
Da selbst ein FLH1200 nur 120V aushält, brauchen wir eine andere
Schaltung zur Schaltschwellenerkennung, die dem 1000V Transistor den
Basisstrom geben oder nehmen kann. Da der nur 2mA schalten muss, und es
auf 1V sicher nicht ankommt, reicht da wohl eine 56V Zenerdiode mit
1MOhm Vorwiderstand.
@Welle: Über einen Komparator hatte ich auch schon nachgedacht. Das
fällt aber leider aus. Ich habe zwar noch 12 V, 24 V und 48 V dc im
Fahrzeug, diese sind aber galvanisch getrennt und können somit nicht
genutzt werden.
@MaWin: wie du jetzt weißt handelt es sich nicht um eine Solaranlage.
Von daher liefern die 800 V mehr als genug Leistung. Ich muss eher
darauf achten das hier kein Kurzschluss entstehen kann. Danke für deinen
Beitrag. Die Idee mit der Zenerdiode finde ich gut. Ich werde versuchen
anhand deines Beispiels eine Schaltung zu skizieren. Wäre top wenn du
danach noch einmal drüber schauen würdest.
Schau dir mal ein Datenblatt des TL431 an, hier würde ich eine Crowbar
bauen.
Die LED liegt in der 800V-Leitung mit entsprechendem Vorwiderständen.
Achtung, kein "normaler" Widerstand kann 800V -> mehrere in Reihe.
Bei erreichen der 60V löst die Crowbar aus, schließt kurz, und die LED
bekommt den nötigen Strom.
Der TL431 benötigt 2µA für die Z-Diode, da leuchtet noch nichts in der
Serienschaltung.
Nimmst du eine Blaue LED, brauchst du nur sehr wenig Strom, so dass dein
Vorwiderstand nicht so viel Leistung verheizen muss.
Gruß
Anselm
Wie genau muß die Erkennung denn sein?
Was haltet Ihr von ner Glimmlampe mit
Vorwiderstand als als Sensor, die Teil eines
selbstgebauten Optokopplers ist?
mfg
Formula Student Electric? ;)
Welle schrieb:> Eine Stromquelle mit ~60V Z-Diode in Reihe? Fällt wegen Verlusten bei> 800V wohl flach.
Hatten wir mal so gemacht, war allerdings "nur" 600 V und schon
grenzwertig von der Erwärmung, trotz nur ~2 mA Strom durch ne super
effiziente rote Avago LED.
Besser: Nimm nen HV-Offline-Converter, z.B. einen VIPER26K von ST
Wie ihr euch bestimmt schon denken könnt, bin ich kein
Schaltungsexperte. Könnte so etwas wie in meiner Zeichnung
funktionieren? Vielen Dank für euer Feedback.
Johannes G. schrieb:> Wie ihr euch bestimmt schon denken könnt, bin ich kein> Schaltungsexperte. Könnte so etwas wie in meiner Zeichnung> funktionieren?
Ja wird es und entspricht im Prinzip dem oben geschriebenen. Du hast
aber hald das Problem mit den sehr hohen Verlusten und damit starker
Erwärmung deiner Schaltung. Ganz grob (soweit dir 2 mA für den
Optokoppler reichen): 800 V * 0.002 A = 1.6 W
MaWin schrieb:> Johannes G. schrieb:>> Könnte so etwas wie in meiner Zeichnung funktionieren?>> Keine ordentliche Stromregelung.
Ich bin offen für Kritik und ich lass mir gerne sagen wie es besser zu
machen geht. Deswegen habe ich ja hier geschrieben um Input von Experten
zu bekommen ;)
Helge schrieb:> 800V ist nix zum basteln, vor allem, wenn viel Leistung zur Verfügung> steht. Der Lichtbogen geht so schnell nicht aus.
Deswegen wir auch erstmal im Labor getestet und nicht gleich am Fahrzeug
selbst. Die Schaltung soll schrittweiße getestet werden, erstmal mit
knapp über 60 V dc. Die Schaltung soll ja erkennen sobald größer 60 V dc
anliegen, aber eben auch den 800 V standhalten.
Zeno schrieb:> Mir erschließt sich der Sinn des Vorhabens noch nicht ganz. Wozu soll> das gut sein? Vorallem wieso ab 60V?
Der Sinn dahinter ist zu erkennen ab wann Hochvoltspannung am Fahrzeug
anliegt. Dies soll durch eine LED schnell zu erkennen sein. Im Gegenzug
weiß ich auch gleich wenn keine Hochvoltspannung mehr anliegt (Spannung
kleiner 60 V dc).
Also wenn ein 800V Akku nur noch 60V hat, ist er kaputt.
Es wäre nicht zu viel verlangt, für 60V einen anderen Widerstandswert zu
nehmen als für 800V
Die geforderte Flexibilität ist Unsinn.
Johannes G. schrieb:> Deswegen wir auch erstmal im Labor getestet
Das ganze muß hinterher so sicher sein, daß auch bei Fehler, Alterung
nix abbrennt. Bei dem geforderten Bereich 60-800V ist das schwieriger
als die Funktion irgendwie hinzubekommen.
Wer an Hochvolt arbeitet hat die entsprechende Ausbildung und weiß das
man sich nicht nur auf eine LED verlässt, sondern immer die
Spannungsfreiheit prüft. Die LED soll rein als Indikator dienen.
Mir ist auch sehr wohl bewusst das eine 800 V Batterie bei 60 V defekt
ist. Hier geht es auch nicht darum die Batteriespannung zu messen und
festzustellen ob die Batterie gut oder schlecht ist. Hier geht es wie
gesagt nur darum eine Spannung > 60 V dc festzustellen und visuell
anzuzeigen.
Was der TE auch machen kann um wenig Verluste zu haben: Statt der
dauerleuchtenden LED einen "Blitzblinker" zu nehmen.
Hätte dann ggfs. den zusätzlichen Nutzen, das ein Aufblitzen besser
bemerkt wird als Warnsignal
Ich habe die Schaltung mal grob skizziert,
der R1 wuß natürlich aus mehren Widerständen zusammengesetzt werden
damit nicht 800V über einem einzigen 0805 abfallen :-)
SCR z.B. ein empfindlicher Typ wie BRY44 o.ä.
LEW war in der LTspice Bib, daher nur Beispiel, da kann man fast alle
anderen Typen einsetzen.
Ich danke euch allen das Ihr mir helft eine Lösung zu finden. Ich hatte
gerade ein Meeting mit einem Experten, auch dieser hatte nicht sofort
eine Lösung parat. Das Problem ist die große "Range" von 60V-800V und
dabei die Verluste im Rahmen zu halten.
Eine kurze Anmerkung noch. Die LED soll NICHT im Hochvolt-Teil der
Schaltung sein. Diese soll galvanisch vom Rest der Schaltung getrennt
sein. Wie auf meiner Zeichnung zu sehen.
Ich habe mir auch das Datenblatt des VIPER26K angeschaut, mir ist
allerdings nicht klar wie dieser mir hier weiterhelfen soll.
Ich bleibe weiter am Ball und versuche eine passende Lösung zu finden.
Johannes G. schrieb:> Eine kurze Anmerkung noch. Die LED soll NICHT im Hochvolt-Teil der> Schaltung sein. Diese soll galvanisch vom Rest der Schaltung getrennt> sein. Wie auf meiner Zeichnung zu sehen.
Das macht es schon mal etwas besser, aber das Grundproblem bleibt bei
einer Linearregelung. Man wird für eine galvanische Trennung via
Optokoppler ~2 mA benötigen. Evtl geht auch etwas weniger, aber irgendwo
ist Schluss, wenn das auch über einen größeren Temperaturbereich sicher
funktionieren soll. Demensprechend hast du IMMER eine hohe
Verlustleistung, z.B. die oben erwähnten
Chris schrieb:> 800 V * 0.002 A = 1.6 WJohannes G. schrieb:> Ich habe mir auch das Datenblatt des VIPER26K angeschaut, mir ist> allerdings nicht klar wie dieser mir hier weiterhelfen soll.
Der VIPER26K ist ein Schaltregler, der mit sehr hohen Eingangsspannungen
umgehen kann und schon einen eingebauten 1050 V-FET enthält. Der läuft
bei spätestens 60 V an (Datenblattwert VHV_START = 38..60 V) und kann
dir eine "handliche" und theoretisch sogar galvanisch getrennte Spannung
erzeugen, z.B. 12 V. Je nach dem wie viel Aufwand du betreiben willst
hast du damit viele Möglichkeiten, ohne die recht hohe Verlustleistung
der analogen Lösungen.
- Der einfachste Fall: Die LED soll ab 60 V immer leuchten oder anders
gesagt, dir ist egal wenn die LED auch schon früher leuchtet. In dem
Fall brauchst du deine LED (mit Vorwiderstand) nur an die
Ausgangsspannung vom VIPER26K zu hängen und bist fertig.
- Minimal aufwändiger ist es, wenn die LED wirklich erst ab ~60 V
angehen soll. Dann muss man eben noch einen Komparator spendieren,
welcher die HV-Spannung misst. Da dort aber quasi kein Strom fliest
(Komparatoreingang ist extrem hochohmig), hat man an den Vorwiderständen
des Komparators auch quasi keine Verlustleistung
Wie wär's mit 3 Printtrafos in Reihe...ja ich weiß, dass die ganz
Kleinen einen unterirdischen Wirkungsgrad haben....aber als Ansatz finde
ich das gut.
Gruß Rainer
Johannes G. schrieb:> Ich danke euch allen das Ihr mir helft eine Lösung zu finden. Ich hatte> gerade ein Meeting mit einem Experten, auch dieser hatte nicht sofort> eine Lösung parat. Das Problem ist die große "Range" von 60V-800V und
Dieser "Range" heißt in Germanien Bereich, ganz ohne Gänsfüsschen.
Johannes G. schrieb:> Eine kurze Anmerkung noch. Die LED soll NICHT im Hochvolt-Teil der> Schaltung sein. Diese soll galvanisch vom Rest der Schaltung getrennt> sein. Wie auf meiner Zeichnung zu sehen.
Wenn sich die LED auf der Kleinspannungsseite befindet, hängt die
Funktion davon ab, dass die Versorgungsspannung anliegt. Das macht die
ganze Angelegenheit äußerst gefährlich. Warnvorrichtungen, die nicht in
allen Fällen zuverlässig funktionieren, senken die Sicherheit statt sie
zu erhöhen. Früher oder später wird sich nämlich jemand darauf
verlassen. Und wenn dann die Kleinspannungsversorgung nicht anliegen
sollte, wäre die Kacke am Dampfen. Das könnte auf Grund einer entfernten
Batterie, einer gezogenen/durchgebrannten Sicherung oder irgendeiner
Bastelei der Fall sein.
Daher muss die LED unbedingt durch die Hochspannung versorgt werden.
Ggf. kann dann ein Plexiglasstab oder eine POF zur sicheren galvanischen
Trennung eingesetzt werden.
Johannes G. schrieb:> m Gegenzug> weiß ich auch gleich wenn keine Hochvoltspannung mehr anliegt (Spannung> kleiner 60 V dc).
Das ist aber nur eine notwendige und keine hinreichende Bedingung dass
du nicht gekocht wirst wenn du dann dranlangst.
Was wenn die Led oder Ansteuerschaltung einen Defekt hat?
Johannes G. schrieb:> Der Sinn dahinter ist zu erkennen ab wann Hochvoltspannung am Fahrzeug> anliegt. Dies soll durch eine LED schnell zu erkennen sein. Im Gegenzug> weiß ich auch gleich wenn keine Hochvoltspannung mehr anliegt (Spannung> kleiner 60 V dc).
Und das brauche ich wozu? Wofür sollte das nützlich sein?
Wenn es eigentlich nominal 800V sein sollen, dann ist die Schwelle bei
60V eher Unsinn. Die Fahrzeugelektronik hat (sollte) da schon lang
abgeschaltet haben. Bewegen tut sich da schon lang nix mehr.
Anselm schrieb:> Die 60V sicherlich um zu erkennen ob man gefahrlos dran greifen kann.
Das kann man auch mit mit einem Voltmeter prüfen. Wer an solchen Anlagen
rum schraubt hat so etwas auch in aller Regel, prüft damit vorher ab ob
er gefahrlos arbeiten arbeiten kann und verläßt sich ganz sicher nicht
auf auf einel Bastellösung mit Blinkiblinki.
Nö der Johannes hat wahrscheinlich Langeweile und findet es bestimmt
ganz toll wenn da ein Mäusekino am Werke ist.
Wenn Du eine Kleinspannung zur Verfügung hast, kannst Du einen
Spannungsteiler und Komperator benutzen und diesen Komperator mit einem
Galvanisch Trennenden DCDC aus der 12V Kleinspannung versorgen.
Eine Aktive Spannungsfrei Anzeige, oder eine Power LED schützt gegen
Fehler durch fehlende Versorgungsspannung.
Wenn das ganze aus der HV versorgt sein muss, sind Chips aus der Viper
Serie von ST empfehlenswert, da gibt's auch eine gute Designsuite wo Du
dir mit ein bißchen ausprobieren quasi deine ganze Schaltung designen
lassen kannst.
Ist von euch einer auch in der Formula Student?
Johannes G. schrieb:> Die LED soll NICHT im Hochvolt-Teil der Schaltung sein
eh klar (wobei Lichtleiter auch iwie cool ist).
Schau mal dieses hier. 1/4W auf der 800V-Seite. U2 und Q2 soll ein low
current Optokoppler sein. Beispiel Vishay VOL618. Der linke Teil der
Schaltung schickt, je nach Spannung unterschiedlich viele, kurze
3mA-Impulse in den OK. Auf der Kleinspannungsseite muß daraus ein lang
genug sichtbarer Impuls gemacht werden.
Zeno schrieb:> Das kann man auch mit mit einem Voltmeter prüfen. Wer an solchen Anlagen> rum schraubt hat so etwas auch in aller Regel, prüft damit vorher ab ob> er gefahrlos arbeiten arbeiten kann und verläßt sich ganz sicher nicht> auf auf einel Bastellösung mit Blinkiblinki.
Wenn es wirklich für FSE ist dann wird das auch gemacht, da hat diese
LED einen anderen Sinn. Aber dazu müsste der TO das mal bestätigen, dann
könnte man ihm helfen. In dem Fall muss diese LED aus dem Akku gepowert
werden und nicht aus einer seperaten Quelle. Genau genommen aus der
Spannung die hinter den Akku Isolations-Schützen anliegt.
Frederic S. schrieb:> Ist von euch einer auch in der Formula Student?
Vor nicht allzulanger langer Zeit in einer nicht so weit weit entfernten
Galaxis :D
Das ist alles Mist an Loesungen. 0.1mA Drehspulanzeige und fertig.
Einfach waere noch ein DCDC-Wandler, der ab 60V arbeitet, dh als 60V ZD
fingiert. Der braucht nur 5mAx2V/60V*2, also 0,3mA.
Dieter schrieb:> Das ist alles Mist an Loesungen. 0.1mA Drehspulanzeige und fertig.
Das mag schon sein aber da in der FS chronisch Platzmangel herrscht und
die recht viel Bauraum brauchen wird lieber die LED genommen ;)
Dieter schrieb:> Einfach waere noch ein DCDC-Wandler, der ab 60V arbeitet
So hatten wir das gemacht, aber mach mal einen der über diesen
Spannungsbereich arbeitet und dabei klein ist. Wir durften am Ende einen
Trafo wickeln, das war ein Spaß :D
Kevin M. schrieb:> Dieter schrieb:>> Einfach waere noch ein DCDC-Wandler, der ab 60V arbeitet>> So hatten wir das gemacht, aber mach mal einen der über diesen> Spannungsbereich arbeitet und dabei klein ist. Wir durften am Ende einen> Trafo wickeln, das war ein Spaß :D
Lest ihr eigentlich die Beiträge? VIPER26K
(https://www.st.com/en/power-management/viper26k.html)!!! Gibt sogar ein
Eval Board, dass man mit etwas Aufwand auf die höhere Spannung hin
trimmen kann
Ich versteh das Problem nicht. Wenn ich einen 800V Akku habe, dann sitzt
da aller Regel nach ein BMS dran. Wieso nimmst du nicht die Werte davon?
Meist werden ja Link und HV Spannung mit gemessen und ausgegeben.
Entweder du steckst jetzt an einen GPIO noch ne LED und programmierst
das um/lässt das umprogrammieren oder du greifst den CAN/MODBUS/etc
Datenstrom ab und entnimmst da deine Spannungsinfo. Bei 800V hast du
sicher auch ne Isolationsüberwachnung drin, pass auf das die dir nicht
in deine LED Suppe spuckt.
Für mich klingt das auch alles nicht nach Solar, sondern nach
HV-Batterie für BEVs....60V ist gelten in der Automotive Industrie als
AuS Grenze....unter 60V kannst du da auch ne EuP ranstellen, über 60V ne
EFK mit AuS.
VG Paul
Paul schrieb:> Ich versteh das Problem nicht. Wenn ich einen 800V Akku habe, dann sitzt> da aller Regel nach ein BMS dran. Wieso nimmst du nicht die Werte davon?
Wenn man Regeln hat die einen Indikator vorschreiben der nicht
Softwareabhängig ist geht das schlecht.
Ein Voltmeter mit Schaltausgang?
So haben wir es gelöst. Ist sicherlich nicht die billigste Lösung, aber
man hat auch eine einfache Kontrolle ob das Teil funktioniert.
Alternativ wären auch Spannungsüberwachungsrelais, ob die 800V können
weiß ich nicht.
Paul schrieb:> Ich versteh das Problem nicht. Wenn ich einen 800V Akku habe, dann> sitzt> da aller Regel nach ein BMS dran. Wieso nimmst du nicht die Werte davon?> Meist werden ja Link und HV Spannung mit gemessen und ausgegeben.> Entweder du steckst jetzt an einen GPIO noch ne LED und programmierst> das um/lässt das umprogrammieren oder du greifst den CAN/MODBUS/etc> Datenstrom ab und entnimmst da deine Spannungsinfo. Bei 800V hast du> sicher auch ne Isolationsüberwachnung drin, pass auf das die dir nicht> in deine LED Suppe spuckt.
Wenn das Formula Student ist (was ich nicht glaube, da Spannungen da
afaik auf 600V gedeckelt sind), darf man das laut Regelwerk nicht.
Und ansonsten wird das auch eher ein Sicherheitsfeature sein; da möchte
man vielleicht möglichst viele Fehlerquellen ausschließen und
BMS-CAN-Aktorboard sind schon deutlich mehr als eine, hoffentlich nicht
zu komplizierte, analoge Schaltung.
Ich benutze zur Überwachung der Zwischenkreisspannung diese einfache
Schaltung.
Geht die rote LED aus, liegen noch etwa 10V an und ich kann anfassen. Im
Betrieb leuchtet sie sehr hell.
Für 800V nimmt man eben 6 Widerstände 47k/1W.
Zeno schrieb:> Kevin M. schrieb:>> Wir durften am Ende einen>> Trafo wickeln, das war ein Spaß :D> für Gleichspannung - ohne Worte ...
Wenn Du du nur Teile zitierst, wird es stets sinnfrei. Ergo:
Lies einfach was Kevin/Dieter schreibt: "Teil eines DC DC Wandlers".
Paßt also.
Peter D. schrieb:> Geht die rote LED aus, liegen noch etwa 10V an und ich kann anfassen. Im> Betrieb leuchtet sie sehr hell.
OK
> Für 800V nimmt man eben 6 Widerstände 47k/1W.
Tja, aber da bei 60V da nur noch 0,21 mA fließen: Wird es wohl nicht
einfach da die Aufgabe des TE zu lösen.
Nun denn, Vorschläge hat er ja nun etliche gute bekommen.
Kevin M. schrieb:> So hatten wir das gemacht, aber mach mal einen der über diesen> Spannungsbereich arbeitet
Hier ist einer gemeint, der ab 60V hinter Widerstaenden arbeitet. Als
Last wird die Spannung nicht hoeher als 80V.
Wenn es auch blinken darf, dann wird die Schaltung ganz einfach.
https://www.elektronik-labor.de/Notizen/NPNkipp.html
Andrew T. schrieb:> Tja, aber da bei 60V da nur noch 0,21 mA fließen: Wird es wohl nicht> einfach da die Aufgabe des TE zu lösen.
Bei kleinen Spannungen glimmt die LED nur, aber ich muß sie ja nicht in
der prallen Sonne erkennen können. Die LED ist nur für Reparaturen da.
Wichtig war für mich, daß keine Hilfsspannung benötigt wird. D.h. ich
kann sicher erkennen, ob da noch Restladung auf den Elkos ist. Ich hatte
einfach keine Lust mehr, auf Strommarken an den Fingern.
Andrew T. schrieb:> Tja, aber da bei 60V da nur noch 0,21 mA fließen: Wird es wohl nicht> einfach da die Aufgabe des TE zu lösen.
Eine ultrahelle LED leuchtet damit noch ausreichend hell.
Google Mal nach ucc28780, da ist ne verlustlose Nullspannungsdetektion
drin mit einem selbstleitenden nmos. Die gibt's billig bis 800v,
eventuell zwei in Reihe.
Vielleicht kann man die auf 60v pumpen.
Falk B. schrieb:> Nein, das kannst du nicht! Wenn die LED defekt ist oder sonstwo eine> Unterbrechung vorliegt.
Ich sehe doch, wie die LED nach dem Ausschalten langsam dunkler wird.
Falk B. schrieb:> jemand schrieb:>> Und ansonsten wird das auch eher ein Sicherheitsfeature sein;>> Eher eher ein Luxusproblem. Denn auch und gerade bei 800V Akkus gelten> die 5 Sicherheitsregeln! Denn wenn die LED ausfällt und man sich darauf> verläßt, sieht man mal ganz schnell sehr alt aus!>> https://de.wikipedia.org/wiki/F%C3%BCnf_Sicherheitsregeln#Die_f%C3%BCnf_Sicherheitsregeln
Ich finde es immer wieder spannend, wie über die Vorhaben anderer
geurteilt wird, ohne das gesamte System zu kennen.
In der Formula Student zum Beispiel gibt es mehrere LEDs, die anzeigen,
dass mehr als 60V den Akku verlassen. Zusätzlich dazu, dass nur befugte
Menschen das Auto überhaupt unter Beachtung der 5 Sicherheitsregeln
anfassen dürfen, wenn HV (hier 60V..600V) freigeschaltet wird. Und die
Fälle, dass besagte LEDs ausfallen sind auch im Regelwerk abgefangen.
Schaltung.JPG
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