Balancovací modul pro Lithium-ion baterie ovládaný arduinem

Odpovědět
unyhhox
Příspěvky: 24
Registrován: 19 bře 2018, 11:11
Reputation: 0

Balancovací modul pro Lithium-ion baterie ovládaný arduinem

Příspěvek od unyhhox » 15 pro 2019, 16:25

Dobrý den,

momentálně pracuji na vytvoření DIY balancovacího modulu pro Lithium-ion battery pack. Pracuji dle schématu v odkazu níže.

https://ibb.co/w7d1Ywz

Jedná se o menší powerbanku (4S). Celý modul by byl řízený arduinem. Modul se skládá z optočlenu, mosfetu a výkonového odporu. Digitální pin arduina bude připojen na vstup optočlenu TLP621-2 přes odpor 270 ohm a následně na GND arduina. Doporučený proud, pro optočlen je, dle datasheetu, 16-20mA, proto jsem zvolil 270R. Při přivedení napětí z arduina na optočlen, se přivede napětí 4V na gate MOSFETU BUK98150-55A, který sepne + a - baterie přes výkonový odpor, do kterého se bude vybíjet energie při dosažení 4V (pracovní napětí baterií 3.0-4.0V pro optimální životnost) do doby, než ostatní články budou 4.0V. Následně se ukončí nabíjení.

Jediná část, která mi není zcela jasná, je odpor mezi G a S MOSFETu. Dočetl jsem se, že tento odpor souvisí s požadovanou frekvencí spínání. Čím nižší je tento odpor, tím je potenciál rychlosti spínání větší. Nicméně při delším sepnutí by malý odpor mezi G a S vedl k destrukci MOSFETu, proto valná většina lidí používá 10k odpor a při delších sepnutích i 100k. Existuje ale nějaká minimální velikost odporu, která tam musí být, aby MOSFET fungoval správně. Může prosím někdo stručně vysvětlit?

Můžete mi prosím říci, zda je schéma správně? Bude balancer fungovat po hardwarové stránce? Je velikost odporu mezi G a S optimální? Musím dodat, že baterie uvedené na obrázku jsou zapojeny do série. K ním budou připojeny další dvě (4S pack).

Datasheet MOSFETu a optočlenu

https://assets.nexperia.com/documents/d ... 50-55A.pdf
http://pdf.datasheetcatalog.com/datashe ... a/2236.pdf

Mockrát děkuji za odpověď.
S pozdravem Tom

pavel1tu
Příspěvky: 1452
Registrován: 26 říj 2017, 08:28
Reputation: 1
Bydliště: Trutnov
Kontaktovat uživatele:

Re: Balancovací modul pro Lithium-ion baterie ovládaný arduinem

Příspěvek od pavel1tu » 16 pro 2019, 06:01

Co říci ... si to postav.

Za mne, pokud to není nějaká práce do školy, nevím jestli bych to řešil Arduinem.
Jako balancery jsou hotové IO, s přesným měřením atd,

Mne osobně spíše zajímá zda se spolehneš u měření na Arduino (jak to konkrétně zapojíš aby jsi dosáhl přesného měření).
UNO, NANO, Mikro, PRO mini, DUE
Pavel1TU

unyhhox
Příspěvky: 24
Registrován: 19 bře 2018, 11:11
Reputation: 0

Re: Balancovací modul pro Lithium-ion baterie ovládaný arduinem

Příspěvek od unyhhox » 16 pro 2019, 07:55

Powerbanka je malá. Všechny Smart nastavitelné bms by zabraly 60% objemu šasi. S čínskými bms nemám dobré zkušenosti (malý balance current, velký voltage drop na výstupu, vypínají na 4,25 resp. 2,45V.. jsou to šmejdy). Investovat ale tisíce do bms nechci, protože se jedná o malý, relativně levný DIY projekt a navíc si rád hraji, takže .. :D . S arduinem se dá měřit s přesností +- 0,02V, takže jestli bude balancovat o setinu dříve nebo později, se nezblázním. Dále chci na displeji, který bude přilepený, pochopitelně, z vnější strany šasi, zobrazovat napětí všech článků, proudy všech větví a nabitou/vybitou kapacitu.

Můžete mi prosím někdo napsat smysluplnou odpověď na mou otázku? Mockrát děkuji.

pavel1tu
Příspěvky: 1452
Registrován: 26 říj 2017, 08:28
Reputation: 1
Bydliště: Trutnov
Kontaktovat uživatele:

Re: Balancovací modul pro Lithium-ion baterie ovládaný arduinem

Příspěvek od pavel1tu » 16 pro 2019, 10:19

Já mluvím o IO(integrovaný obvod),
já je používám a při kompletní SMD se dostaneš na slušné velikosti ....

Jinak smysluplnou odpověď ti dám - postav si to na nepájivým poli
UNO, NANO, Mikro, PRO mini, DUE
Pavel1TU

ondraN
Příspěvky: 231
Registrován: 08 srp 2019, 20:01
Reputation: 1

Re: Balancovací modul pro Lithium-ion baterie ovládaný arduinem

Příspěvek od ondraN » 17 pro 2019, 20:34

To s tím odporem si můžeš představit, jako odporový dělič, tvořený rezistorem Rgs a dynamickým odporem tranzistoru v optočlenu. Ten odpor tranzistoru je hlavně závislý na intenzitě světla z LED. Pokud by došlo k situaci, kdy by byl odpor tranzistoru nezanedbatelný k odporu Rgs, bylo by na hradle G nižší napětí. Pokud by se pohybovalo okolo prahového napětí toho fetu, tak nedojde k úplnému otevření a ten fet se začne hřát (díky ztrátovému výkonu na Rds). Tím ohřevem se zase může zvýšit prahové napětí, tím se zase víc fet ohřívá a tak to jede až to začoudí.....
Pro přesné nastavení bude asi dobré použít osciloskop, na něm bude přesně vidět, co se tam děje.
P.S.
V tom datasheetu tranzistoru máš v grafu Fig.7 závislost odporu kanálu Rds na napětí gate Ugs
P.P.S.
Ještě k maximální velikosti odporu Rgs. Pokud bude příliš velký, bude se pomalu odvádět náboj z hradla fetu při vypnutí a ten bude trávit nepříjemně dlouhou dobu v částečně vodivém stavu. Čím bude frekvence spínání vyšší, tím bude i delší doba, kterou tam stráví (opět dojde k ohřevu díky ztrátovému výkonu na Rds).

unyhhox
Příspěvky: 24
Registrován: 19 bře 2018, 11:11
Reputation: 0

Re: Balancovací modul pro Lithium-ion baterie ovládaný arduinem

Příspěvek od unyhhox » 20 pro 2019, 19:36

Děkuji za velice užitečnou a poučnou odpověď :)

Odpovědět

Kdo je online

Uživatelé prohlížející si toto fórum: Žádní registrovaní uživatelé a 1 host