Wie 14 Einzelspannungen messen? - Analog Multiplexer bis 60V gesucht

Malte Gast #822081
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Hallo,

ich bin dabei eine Ladegerät zu bauen. Dieses soll über eine 
Einzelzellenspannungsmessung (f. Lithium Zellen) verfügen. Ich müsste 
dazu die Einzelspannugen von 12 oder 14 Lithiumzellen messen. Die Zellen 
sind in Serie geschaltet. Jede Zelle hat ~4.2V max. Ich hatte gehofft 
das mit einem Analogmultiplexer und einem differenziellen ADC 
realisieren zu können.

Prinzip:

Einzelspannung x -> Multiplexer -> Spannungsteiler -> ADC x
Einzelspannung y -> Multiplexer -> Spannungsteiler -> ADC y

Die Einzelspannung gg. GND am Multiplexer liegt bei bis zu 60V. Welcher 
Multiplexer ist dafür geeignet? Den Spannungsteiler vor dem Multiplexer 
wollte ich vermeiden da ich so das Ergebniss nur einmal kalibieren muss 
(so meine Hoffnung).

Soweit meine Vorstellung. Gibt es eine bessere Lsg für das Problem?

Messgenauigkeit sollte so bei 10mV liegen.

Sofern das zu hochtrabend ist (wären ja auch 13bit Genauigkeit am ADC) 
wäre evtl. auch eine Lsg. mit weniger Zellen eine Option.

Gruß
Malte
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Bernhard R. #822396
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Diese größere Anzahl LiPo-Akkus in Serie - verbunden mit 
Einzelzellenüberwachung - klingt für mich ziemlich nach 
Hochleistungs-Anwendung, z.B. Elektroflug mit etwas größeren Geräten und 
zwar durchaus im Wettbewerbsbereich. Die Kosten des Gesamtsystems 
dürften also eher im 4- als im dreistelligen Euro-Bereich liegen.

Wenn diese Meßeinrichtung Bestandteil des Ladegerätes wird, dann bietet 
sich folgende Lösung an: Pro Zelle ein Processor mit A-D-Wandler und 
Spannungsmeldung an zentralen Processor via Optokoppler.

Das Ganze ginge noch ein bißchen ausgefeilter: Gegen Ladeende der 
entsprechenden Zelle wird ein Parallelstrom zur Zelle so geregelt, daß 
die Zellenspannung auf exaktem Maximum liegt.

15 Mikros mit der entsprechenden Beschaltung sind meiner Meinung nach 
angesichts des Gesamtwertes durchaus vertretbar.

Bernhard
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Malte Gast #823147
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Hallo,

danke für das Feedback.
Der Gesamtwert ist erst mal nicht so entscheidend. Eher der Punkt das 
ich dann 15 Micros programmieren müsste und diese evtl auch Kalibrieren 
muss. Das Löten etc. ist auch erst mal nicht ohne. Gebe zu das sind 
alles erst mal softe Punkte :-)
Der harte Punkt ist vieleicht eher die Tatsache das mein Platz in der 
Kiste langsam knapp wird.

Balancer (sprich Parallelstrom zur Zelle) ist auch vorgesehen (Strom 
wird aber nicht geregelt sondern gepulst)
Sind aber m.E. erst mal zwei getrennte Probleme:

- Spannungsmessung
- Mosfet oder Transistor schalten

Die Spannugsmessung:
Ich denke ich werde hier 2x DG408 einsetzen und diese auf einen ADC 
(nicht den des ATMEGA) führen. Die Spannungsmessung am ADC muss eh 
differenziell sein. Dann messe ich einmal eine positive Spannung und 
einmal eine negative da nur jeder zweite Abgriff des Akkus auf den 
gleichen DG408 geschaltet wird.
Damit könnte ich theoretisch 15 Zellen messen, praktisch aber nur 10 da 
sonst der DG408 ausserhalb der Spezifikation betrieben wird.

Die restlichen zwei oder vier Zellen wären dann ein Fall für einen 2. 
Prozessoer der über Opto angekoppelt ist. Oder da setzte ich vor die 
DG408 nochmal einen Spannungsteiler oder Differenzverstärker (muss ich 
nochmal drüber nachdenken)

Die Mosfets oder Transistoren schalten:
Da hab ich mir nur mal kurz drüber gedanken gemacht. Vieleicht läuft es 
auf eine Reihe von Optokopplern hinaus. Wahrscheinlich ist das aber noch 
nicht besonders clever.
Vereinfacht gesagt brauche ich eine Schaltung die ich mit einem TTL 
Pegel steuern kann und die dann zwei "Eingänge" mit Spannungen von ~50V 
und ~46V kurzschliesst. (Alle Spannungen auf GND bezogen)

Anregungen und Tipps sind herzlich willkommen

Gruß
Malte
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