Едем. Обрыв банки. Что будет с BMS?

[forummailandlogin]

[user]andrey1[/user],

• Трансформатор управления затворами.
• Раздельный заря - это лучшее решение, я его и подразумевал когда говорил о собственной бмс. И тоже начинал разрабатывать для велосипеда, но потом продал его и забросил пока. Хотя плата почти была готова.

[Вырвиглаз]

Андрей, протеусу нужна земля для рассчета цепей относительно нее. У вас на схеме земли нет, потому и околесица такая.
Я вам так скажу - с нуля вы ничего не сделаете. Чтобы что-то начало работать, нужно хотя бы лет 5 опыта разработок. Нельзя просто так сесть, накидать элементов на плату и ждать, что все само заработает.
forummailandlogin знает, что делает. Альтиум - это серьезно. Видно, опыт есть, но нет времени (у меня такая же хрень  )

[TRO]

У меня был плохой контакт (не обрыв) на болту хедвея. При нагрузке БМС отрубал.
Причина обнаружилась случайно по теплу от болта при ощупывании рукой, затанул и все прошло.
И таки да, был бы обрыв, БМСка с большой вероятностью бы сдохла.

[andrey1]

Трансформатор управления затворами.

Я мощных трансформаторов в портативках стараюсь избегать. Вес.. КПД... лишний расход, отвалится во время тряски. и т.п. Обычные трансформаторы точно отвалятся, уже встречал не единожды, либо заливать всё эпоксидкой.

Если использовать для заряда... ну вероятность есть. Главное чтобы не нагревал сами банки.
Мой опыт с литием однозначный - нагрел литий до 45 градусов во время заряда - потерял емкость. Батарея умирает от нагрева моментально. Именно нагрева одновременно с зарядом. У этих тупых айфонов именно такая болячка.

Судя по виду платы БМС у вас серьезная. Но вот балансиры по видимому HY2213..
Я уже сутки пытаюсь отбалансировать АКБ по максимальному заряду. В данный момент смотрю на велосипед, и понимаю, вся эта шляпа с пассивным балансом не работает. Такое ощущение что оно срабатывает только когда даешь на секунду мощную нагрузку, напряжение просядет, зарядник снова включит свой красный светодиод и процесс балансировки (возможно) начнется. Как только зарядник зажигает зеленый светодиод, а делает он это очень быстро, я после этого никакой активности не вижу. Напряжение на АКБ как стояло так и стоит. Видимо в тупой БМС срабатывает отскок по максималке и балансиры перестают что либо делать.

Я не знаю у кого как это работает, но по мне это конченое г... Нужен нормальный смарт, чтобы делал замер общего напряжения, делил на количество ячеек, путем простой формулы вычислял среднее значение на ячейку и уравновешивал каждую минимальную и максимальную ячейки к средним значениям напряжений. Причем во всём диапазоне напряжений процесса заряда, а не только по максималке по окончанию, как это делает HY2213.

Может в повседневной жизни всё это нафиг и не нужно, хотя как показал мой опыт это нужно всем, но я не договорил для чего всё это конкретно мне. Помимо обычных покатушек в городе на обычном электровелике планируется длительный пробег, 3 квт мощности, рекуперация, постоянный дозаряд большим током и т.п. Местность где всё это будет - очень малолюдная (а еще там бегают тигры), ни о каких поломках речи быть не должно, всё должно держать тряски и вибрацию с длительными токами около 50 ампер. Хэдвеи не должны развинчиваться, БМС должна работать, а не делать вид работы. Вот заранее себе подыскиваю систему, которая не сложится от вибраций, токов, постоянных мощных дозарядок по нескольку за сутки. Понимаю что без колхозинга и самопала наверное не обойдется. Присмотрел активную БМС с постоянным перезаливом баланса по банкам в 5 ампер, но она не вызывает доверия, нет отзывов, инфа скудная и главное - я не вижу какие элементы впаяны и нет схемы. Либо всё проще - как сказал An1965, выкинуть все БМС и контролировать всё вручную.)))))

[forummailandlogin]

[user]andrey1[/user],

• Трансформаторы управления затвороми - колечки 6,3х3,8х2,5, а не здоровенный, весом 30 гр.
• Нет не пассивная у меня балансировка. Это активный выпрямитель.
  

[andrey1]

рансформаторы управления затвороми - колечки 6,3х3,8х2,5, а не здоровенный, весом 30 гр.

Ну да, извиняюсь, перепутал с большим трансформатором, который на рендере.
Необычная у вас схема. Она переливает напряжение по банкам или сливает через трансформатор в общую сеть 24-60v? С виду не могу сообразить.

[forummailandlogin]

[user]andrey1[/user], алгоритм задумывался следующий:

• Зарядка осуществлялась раздельно каждой секции. По мере заряда, секция отключалась от зарядной цепь и уменьшался коэффициент заполнения задающего генератора силовой части, поддерживая тем самым относительно постоянный ток в остальных секциях.
• В режиме хранения/бездействия производилась балансировка при необходимости - перелив из всех, самой слабой, компенсируя не равномерный разряд.
• В режиме разряда только мониторинг секций.

[andrey1]

[user]forummailandlogin[/user], отличный алгоритм, думаю один из самых лучших. Но довольно сложноват. Трансы мотать... как вспомню.. вроде ничего сложного, но почемуто всегда это заставляет потратить больше времени. Я раньше бустеры step-up делал, по 200 вт. Горя похапал, пока не нашел для себя дроссели Vishay. А вот с push-pull для автомобильного усилителя както с первого раза идеально получалось. Делал БП около 300-500 вт. Даже замерить не захотел пиковую мощность, знаю, что при 150-200 вт он был абсолютно холодный. Ушел от темы))

Перечитал все ветки, опыт других людей, для себя я определил лучший алгоритм БМС:
1. Желательно заряжать отдельно каждую банку (как у вас).
2. Если первое невозможно, то активная балансировка во время заряда. Т.е. всегда высчитывать средний уровень напряжений на ячейке, и далее подплевывать из более заряженных в менее заряженные. Отсюда вывод: ячейка, которая быстрее всех зарядилась - подуставшая, ее готовить к замене, ячейка которая дольше всех заряжается - самая сильная.
3. Когда заряд завершен, помимо активной балансировки еще должна быть защита от перезаряда. Пассивная балансировка в китайских бмс с низкими токами баланса - полная чушь. Т.к. зарядный ток протекающий через батарею выше, чем ток балансировки. Отсюда вывод: когда ячейка заряжена и пытается погасить на себе напряжение низким током балансировки, она попросту не успевает стравливать, происходит перезаряд, включается защита от перезаряда, остальные ячейки остаются недозаряженными. Этим я и объясняю в моем случае такое странное поведение БМС. Я вижу, что она не балансируется, заряд прекращается. Она балансируется кратковременно, если чуть стравить заряд на батарее. Нажав газульку на пару сек, происходит просадка на батарее, и зарядка снова включается.  У меня не симметричная БМС. Я так понял, она при перезаряде отключает только зарядную часть, а не силовые ключи. И защита от перезаряда должна быть лишь для того, чтобы отключать неисправную зарядку. В остальном обязана справляться активная балансировка. Когда ячейка будет отдавать большой ток, она в любом случае стравит напряжение, отдав при этом ток в более мощные аккумуляторы, что к тому же сэкономит время заряда, но эта активная балансировка на разряд одной ячейки - отдав ток остальным, она не совместима с активной балансировкой зарядом одной ячейки, гдето забирается общий ток с со всех ячеек. Балансир с перетеканием тока из одной ячейки в другую, минуя остальные, я как то особо не рассматриваю. На данный момент такие балансиры обычно емкостные и они имеют слабую эффективность.
4. И самое главное. Активная балансировка должна быть высокотоковой и работать при разряде (особенно), и быть с гистерезисом. Т.е. если разбег на ячейках более 0,1 вольт, тогда включаем и балансируем до равного напряжения. Но если разбег не большой, тогда ничего не трогаем, тогда балансировать будем только при включении зарядника. Т.е. система должна понимать, что если напряжение на батарее стало расти, значит подключен зарядник, переходим в режим балансировки. Почему нужен прилично большой гистерезис в режиме ожидания и разряда? - чтобы такая активная БМС не высадила всю батарею на саму себя... КПД ведь не более 95%. Собственно ктото считает лишним делать балансировки при разряде, а я на себе понял, что это особенно важно. Вот я нажал газульку, вижу просадку по напряжению. И я не понимаю, это просела вся батарея или только одна банка. Таким образом и получается самая опасная ситуация, мы от неведения можем в ноль разрядить ячейку, она вздуется и т.п. К тому же, сработает защита по низкому напряжению (у меня срабатывала), хотя общее напряжение было далеко не низким. Т.е. это означает откровенно сильно разряжена одна ячейка. А с активным балансом всё было бы получше. Я бы выжимал из более сильных ячеек весь ток более равномерно и по итогу проехал гораздо большее расстояние.  Т.е. парадокс, но именно с таким активным балансиром на разряд КПД выше, а кажется, что ниже изза переходных процессов. Ведь защита сработает по самой севшей ячейки, и мы этот момент растянем во времени, посадив почти все ячейки одновременно.
5. БМС обязана (я подчеркну - ОБЯЗАНА) работать, как 27 компьютеров Airbus A321 (про боеИнг 787 все думаю слышали).
Т.е.... имеем 3 контроллера ардуино или любые другие с низким потреблением и watchdog. Первый контроллер следит за напряжением заряда-разряда. Второй его дублирует, что то еще вычисляет. Третий следит за ними двумя, сверяя пакеты или контрольные суммы, далее передает данные в дисплей или на светодиоды. Пищалка обязательна. При подключении зарядки пищим определенной последовательностью, что самоконтроль прошел, и все ячейки подключены, сделав замер внутреннего сопротивления. Зачем? Чтобы контролировать обрыв ячеек перед зарядкой, во время поездки, и во время простоя. Тут я уже много раз на форуме читал, как у людей отваливались ячейки, и заряд в них попросту не шел. В том числе это было с "Энергоблоком от "i". Т.е. это 100% убъет акб. Пищалка нужна, чтобы предупреждать о сильной резкой просадке одной из банок во время сильной нагрузки и сильной резко повышенной напруге при заряде. Например пищим 10 раз = 10 ячейка умирает, в этой ячейке происходит что-то выше или ниже среднего уровня. Например, батарея 50 вольт. 17S. Среднее напряжение должно быть 2,94 вольта, но 10 ячейка показывает 2,5 вольт, в то время как остальные показывают 2,97.  Разница от среднего отличается на 0.44 вольта, значит пищалка уже должна давно орать во всё горло, ну или тихо пискнуть разок в минуту.


Есть отличное видео, как ведет себя дохлая ячейка во время езды. Она дает задуматься, как нужно правильно планировать smart BMS https://www.youtube.com/watch?v=ba7YpXqrQNU

Я же пока понимаю, что моих мозгов недостаточно сделать такую БМС. Важным функционалом жертовать не хочется, поэтому либо делать очень продвинутую БМС, долго мусоля тему, заниматься теорией и обдумыванием, либо тратить кучу времени на новые "околоразработки", но так и не сделать самую нужную. Я хотел отделаться простым подключением мосфетов для параллельного/последовательного переключения... но и тут подводные камни. Мощные мосфеты низким напряжением не хотят полностью открываться, а повышать напряжение на каждый фет, в данном случае, это постоянно разряжать АКБ и городить кучу непонятной мне обвязки у каждой ячейки... вот и наступило время подумать. Спасибо, что вы даете дельные советы.

На данный момент вижу интересную реализацию от Яков93 https://electrotransport.ru/index.php?topic=2265.msg1154974#msg1154974 для моих хотелок она вполне подходит, но с огромными доработками. Самая идея прикольная, брать буст в нужную ячейку из всего аккумулятора, а не соседней ячейки. Т.е. есть мысль, что в данном аккумуляторе заряд произойдет быстрее, чем при перетекании из ячейки в ячейку, которое может длиться непонятно сколько, пока все ячейки не уравновесятся.

[forummailandlogin]

[user]andrey1[/user],

• Тоже считаю заряжать нужно по отдельности.
• Это только на емкостных преобразователях возможно (подплёвывать/перекладывать с одной в другую).
• Не учитывал в той версии, т.к. размер платы был ограничен корпусом батареи в которой она стояла. А так, по одной такой штуке в каждый канал и вывести их выходные сигналы на общие ключи. Получится аппаратная защита от пере-заряда и пере-разряда.
• Тут сложно что либо комментировать, заставить балансировать ячейки в любой момент можно. Нужно лишь разграничить состояния заряд/простой/разряд. Как это сделать? Да мало ли способов, внешний сигнал с зарядника например как было сделано в моём старом велосипеде, по направлению току/шунту, по напряжению. Тут сам разработчик волен выбирать.
• Не соглашусь. Дублировать источники зависаний я бы не стал. Программная часть должна выполнять лишь интерфейсные задачи (считать->обработать->передать) и управление системой в целом (включить/выключить/перегрузить/обновить). Любые нештатные ситуации необходимо поручать аппаратным средствам, ссылка из п.3.
  Пищалка да - как-то не подумал о ней. Но информировать ей не о всякой ерунде, а о нештатном состоянии. Т.е. не считать сколько она раз пискнула, а запищала - выдёргивай батарею, бросай как можно дальше и сам на землю головой в сторону от неё.
  А контролировать просадку отдельных элементов лучше логом. Приехал посмотрел логи в графическом виде и понял в чём проблема.
• Лучшее - враг хорошему.

У Якова падения на диодах - КПД снижая. Генератор шпарит на фиксированном коэффициенте заполнения - токи возрастают по мере заряда.
Если использовать двухтактник, то трансформатор в более щадящем режиме работать будет, рекуперация будет.

[andrey1]

[user]forummailandlogin[/user], если будет не жалко и нет какой нибудь коммерческой тайны, можете выложить схему своей БМС, хотелось бы посмотреть на сложность схемы и ее возможности.

Для моего случая 17S ардуина подходит лишь в связке с мультиплексорами и расширителями. Поэтому я еще в замешательстве. Огорода мне на даче хватает. Логичнее для таких больших батарей использовать на каждую ячейку чтото вроде attiny13, но там без ассемблера лучше не подходить... вот и смотрю разные решения, близкие по духу.

[forummailandlogin]

[user]andrey1[/user], схему не дам. Всё более менее стандартно: операционники в дифференциальном включении снимают напряжение с ячеек и через мультиплексор подают на контроллер. Так же контроллер подключает и отключает питание этого измерительного блока. Преобразователь двухтактный с отводом от средней точки управляется так же контроллером. И независимая/аппаратная часть подающая и снимающая питание со всей схемы с гистерезисом чтобы в ноль не разрядить батареи.

[andrey1]

[user]forummailandlogin[/user], ну в целом понятно,  я такую схему изначально себе в голове рисовал.
Сейчас пытаюсь эти операционники тоже приколхозить под измерение, и завязать их не на контроллер, а на tl494, ими управлять ШИМ балансировкой. Т.к. сколько я схемы не крутил, не получается получить высокое быстродействие при  большом количестве ячеек. Не нравится мне цифровой замер без 16 битного АЦП и точного опорника. Еще нужно прикручивать фильтрацию ошибок, либо методом усреднения... но это в разы сильнее замедлит. Быстрый проц любит сам жрать ток. А аналоговая схема будет в реальном времени отслеживать каждую банку. Но честно говоря уперся в одну проблему, для когото может и не проблема - у операционников напряжение не выше 32-40 вольт (не фильдеперсовые, а обычная дешмань), мне надо на 60 вольтовую батарею. Может получится запитать каждый операционник от своей ячейки, пока это не тестировал. и дальше както прикрутить к усилителю ошибки 494.
Попытка сэмулировать инструментальные ОУ и подключить их к батарее тоже к успеху не привела. Ищу другие более простые способы. По возможности идеальная гаьлваническая развязка на стадии измерения. ОУ с гальванической развязкой есть, но есть ли с низковольтным питанием, чтобы запитывать от самой ячейки? Пока то что видел это всё 5 вольтовые экземпляры. Но они были бы феноменально идеальны для таких задач. Если всё идеально гальванически развязать, тогда есть больше шансов использовать единый источник опорного напряжения. Причем можно взять китайские запрограммированные ADшки, с точностью 4-5 знаков.

[andrey1]

Нашел интересный ОУ, с тройной изоляцией AD210. Но самое интересное, это его изоляция и бустер по питанию для приемника и передатчика сигнала. Получается питание вообще заводим хоть с луны, и всё работает. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD210.pdf  Посмотрите, как думаете, заработает для наших целей?
ЗЫ. Посмотрел цену на это чудо. Забудьте. Но примите к сведению, что такое существует)))

Есть еще один вариант, особенно хороша его схема включения в батареях на 600 вольт. Правда батарея из 12 вольтовых акб... Плюсы в том, что представлено как специализированное устройство под эти задачи. Причем прецизионное. Жаль что не под лифер. https://www.ti.com/lit/ds/symlink/iso124.pdf

[forummailandlogin]

ad210 высосут батарейку в ноль за неделю простоя и целый модуль огромный они. LMV821 без изоляции конечно, но под ваши требования подойдут.
А питание - строить преобразователь какой нить автогенераторный - два транзистора да колечко - мощности, за газа.

[andrey1]

LMV821

У них минималка 2,5 вольт. Не пойдут. Из операционников есть MC33501, они на 1 вольте работают и потребляют 1,5 мА. Да это впринципе всё можно найти. Лишь бы связать их с остальной схемой.

[forummailandlogin]

[user]andrey1[/user], а вы на тинате ездите? Для одноканального 1,5 мА это много. И не 1,5 а 2,25 закладывать надо.

[serg99]

Нашел интересный ОУ, с тройной изоляцией AD210. Но самое интересное, это его изоляция и бустер по питанию для приемника и передатчика сигнала. Получается питание вообще заводим хоть с луны, и всё работает. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD210.pdf  Посмотрите, как думаете, заработает для наших целей?
ЗЫ. Посмотрел цену на это чудо. Забудьте. Но примите к сведению, что такое существует)))

Горят они только в путь. И здоровенные шоколадки. ЗИП уже с прибором с ними шёл. Токовый преобразователь 4-20

[andrey1]

а вы на тинате ездите?

В данный момент на обычном литие, в котором разочаровался. А новая плата нужна будет под лифер. Уже чуть было не заказал хеадвеи, но решил добить старый АКБ, пока решаю вопрос с новой БМС. Но новая батарея будет точно лифер. Титанат нафиг не нужен, т.к. увидел ровную полку разряда лифера и понял, что это то что мне надо, напоминает бензиновый двигатель. Его заправляешь - он едет всегда одинаково, не считая износа. Литий же напрягает, еду быстро а через час медленее. Местность горная, неприятно видеть просадку напряжения при затяжном подъеме и уменьшение скорости движения по мере разряда. Хочется ехать всегда стабильно с одинаковой скоростью. Лифер скажем так, это копромисс между токоотдачей и долговечностью.
Добавлено 05 Май 2019 в 14:07

Горят они только в путь.

Они отпугнули своей ценой. Я бы даже с их размерами согласился, при таком то функционале.