Ich möchte ein neues Projekt starten, ein simples BMS für die EV-Balancer und OPTIMOS MosFET:
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Was haltet ihr von der Idee.
Nächster Schritt wir die Schaltungssimulation mit PSpice sein.
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Simples BMS für LiFePO4 und MosFET 1, 2, 3
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Hallo, Ich möchte ein neues Projekt starten, ein simples BMS für die EV-Balancer und OPTIMOS MosFET: --> Link Was haltet ihr von der Idee. Nächster Schritt wir die Schaltungssimulation mit PSpice sein. Hallo, die Zeitverzögerung kann viel einfacher mit einem fertigen Zeitrelais-Baustein für 12V realisiert werden. Bei ebay gibt es solche Module schon für wenige Euro. Hier ein Beispiel: Link zum eBay Artikel Mit dem Relaiskontakt kann die Gates der MOSFETs geschaltet werden. Kostengünstig ist diese Lösung jedoch nicht, da 4 EV-Balancer-Module deutlich mehr kosten, als ein komplettes BMS mit ggfs. BT und anderen Funktionen. Es ist aber eine interessante Variante, um Erfahrungen zu sammeln. Hallo, es geht nicht darum das billigste Produkt zu haben, sondern ein ähnlich zuverlässiges wie die "alte bewährte Lisun-Lösung" zu haben mit Balancern, die diesen Namen auch verdienen! Das Monoflop hat hier eine multiple Aufgabe und ist Bestandteil - die SE555-Variante des IC ist bis 18V geeignet und hat eine "militärische Spec" (Tempeeraturbereich)! Die Endstufe ist für Dauerströme von 320A und Impulsströme >1000A geeignet! Hallo, wenn das BMS nahezu militärische Anforderungen erfüllen soll, dann empfehle ich meine BMS-Lösung mit einer Siemens Logo SIPLUS Steuerung. Diese Steuerung "6AG1052-1MD08-7BA0" kann mit bis zu 28V betrieben werden. Weiterhin ist diese Steuerung beständig gegen viele äußere Einflüsse, wie man auf der Seite --> Link nachlesen kann. Diese Steuerung könnte auch jede Einzelspannung der Zellen messen und ausgeben und kennt Zeitrelais jeglicher Art. Mit den eingebauten vier Relais könnte die geplante Endstufe angesteuert werden. Die EV-Balancer könnten dann durch einfache Top-Balancer ersetzt werden, da die Steuerung die Spannungen selbst messen kann. Ein WEB-Server ist auch schon eingebaut. Leider kostet diese Steuerung als SIPLUS-Variante ca. 400 Euro. Die Normalversion ist für ca. 100 Euro zu haben, was ungefähr dem Preis der vier EV-Balancer entspricht. Wie gesagt, als Elektronikprojekt ist Deine Idee interessant. Deshalb einfach mal umsetzen und sehen, was passiert. Ich würde es interessanter finden, wenn du die Endstufe so entwickeln würdest, dass sie einem bistabilen Relais entspricht. Diese Komponente mit den Leistungsdaten wäre interessant für viele Anwender, die auf der Suche nach einem leistungsfähigen elektronischen Relais sind. Hallo, die Siemens-Logo-Steuerung fällt nicht unter dem begriff "simpel" und stellt auch kein hoch redundantes System dar, das beim Ausfall einer Komponente die Funktion erhält. Wie in meinen Schaltbild, kann ein Balancer ausfallen -> stört die Funktion des Akkus kurzfristig nicht (ein Ersatz-Balancer ist einfach zu tauschen), ist die Mosfet-Endstufe gestört -> kann diese überbrückt werden -> stört die Funktion des Akkus kurzfristig nicht usw... Hallo,
Dies wird in Verbindung mit dem "selbstriggernden Monoflop" und der Halteschleife mit dem MosFET erreicht! Ich schrieb ja schon das Monoflop ist integraler Bestandteil. Du mußt dich ein wenig in die Schaltung hineindenken. Meine Intention dabei ist so einfach bis nichts mehr reduziert werden kann und trotzdem die Funktion erfüllt! Interessant, dass wir gleichzeitig was Neues haben. An den BUZ 10 würde ich noch einen Gatewiderstand machen. Und warum noch eine DS-Diode ? Grüße!
Hat er bereits (10kOhm) - schau genau ;-)
Ne, hat er nicht. Muss (auch) nach der Diode sein... Sonst hast du ne Zeitkonstante mit 1 nF und 1 nA. :D Du meinst einen Pull-Down-Widerstand, OK!
:D An der IPB Gruppe das gleiche, die schalten auch nicht ab. Wenn der Kontakt offen ist. Hallo, dort habe ich parallel zur Status LED schon einen Widerstand vorgesehen! Aber danke für die Hinweise, bin zur Zeit mit der Schaltungssimulation beschäftigt! Hallo, die Schaltungssimulation in LTSpice ist nun erfolgt: Das Ergebnis mit Schaltungsoptimierung sieht nun gut aus: Der Schaltvorgang beim Start ist ausreichend schnell, denn die Verlustleistung muß bei hoher Last beschränkt werden: Der Schaltvorgang beim Stopp ist nach Optimierung der Pulldownwiderstände an der Endstufe auch ausreichend schnell, auch hier muß die Verlustleistung bei hoher Last beschränkt werden (die Kapazität von 8 Optimos MosFET ist beachtlich - in der Simulation wurde ein Vergleichstyp gewählt): Hier sieht man wie wichtig eine Schaltungssimulation ist, um alle wichtigen Schaltungsparameter zu erfassen! Grundsätzliche Frage: Wenn ich das richtig sehe, ziehst du den Schaltvorgang in 2 Mikrosekunden durch. Das ist sicher gut bezüglich Umschaltverluste - nicht wegen der Verluste, sondern wegen der themischen Last auf die Transistoren. Aber, was ist mit der Gesamtsumme der kapazitiven Lasten im System, die du mit einschaltest? Je kürzer die Zeit, die du als Schaltzeit anstrebst, umso höher wird der Strom. Es wurde doch nicht umsonst über Einschaltströme an manchen Wandlern diskutiert, weil die Strombegrenzungen bzw. Abschaltungen angesprochen haben. Ist das in deiner Simulation mit drin? Wenn nicht, wie stellst du dir vor, dass das System sich verhalten soll? Hallo, da die Impulsbelastbarkeit der MosFET im Bereich >1000A ist werde ich damit kein Problem haben (es gibt ja außer der Schmelzsicherung keine Abschaltung), die Limitierung erfolgt durch die Verkabelung zum WR. Es wäre zwar denkbar mittels PWM ein langsames Hochlaufen zu ermöglichen, aber es soll doch "simpel" bleiben! Hallo MountainBiker, ich habe eine Verständnisfrage. Wofür ist die 2A Sicherung, ganz oben links im Bild? Irmie Hallo, die 2A Sicherung ist für die EV-Balancer-Signal-Kette (besser wäre 50mA träge)!
Das die Fets das Aushalten steht ausser Frage. Ich denke aber, dass du mit dem schnelleren Schalten nur die Verlustarbeit durch den Gleichstromanteil kleiner hälst. Ich nehme an dass der 1 Ohm Widerstand der Ersatz für die Womolast ist, um simulieren zu können. Ich hätte aber gedacht, dass die Verluste in den Fets beim Aufladen von Kapazitäten unabhängig von den Schaltzeiten sind, so dass die Zeit zwar kürzer, aber wie du selbst sagt auch der Strom höher ist. Und ich hätte auch gedacht, dass die Verluste durch Kondensatorenaufladen höher sein müssten als die vom Gleichstromanteil.... liege ich da falsch ? Meine Denkwelt ist bisher, das Schaltzeiten im kurzen Millisekundenbereich für so eine Anforderung kein Problem darstellen, und dass ich den harten dI/dt im Mikrosekundenbereich eher vermeide, und wenn es nur wegen Funkstörungen ist.... :D Zum Glück brauchst du dir wegen der Bewegung von Kabeln durch Magnetkräfte bei 2000 A Stoßstrom keine Gedanken zu machen, die Kräfte würden ja zum Bewegen ausreichen, aber die Zeiten sind zu kurz :D . Hallo,
nein das ist nicht korrekt, ich habe in der Schaltungssimulation mit der: (1) R(Vorwiderstand)xC(Gate) Kombination für die Einschaltzeit und (2) R(Pulldown)xC(Gate) Kombination für die Ausschaltzeit und das für die 8 MosFETs verifiziert, daraus ist der Wert 1k bzw. 12k entstanden. Besonders kritisch war die Abschaltzeit mit dem Pulldownwiderstand! Was ich mir überlege es gibt da einen Interessanten Chip von maxim bzw. Intersil: ICL7665 - dieser bietet eine LVP/OVP Überwachung mit Hysterese an, damit könnte man eine Anzeige realisieren bzw. Steuerzwecke. Biker, ein Missverständnis. Ich meinte die Kondensatoren im Lastkreis, nicht die Gatekapazitäten. Das mit den Gatekaps ist richtig und mir klar.
Du spielst auf den Wechselrichterbetrieb an, hier ist lediglich die Spannungsfestigkeit der MosFET wichtig, deshalb mindesten 40V (bei 12V-System)! Noch ein Missverständnis, sorry. Was ich sagen wollte: Das Laden der Eingangskondensatoren z.b. eines ausgesschalteten WR erfordert beim einschalten Ladung ,nicht Strom. Ladung ist natürlich Strom Mal Zeit, weisst du. So, wenn jetzt deine einschaltzeit sehr kurz ist, gibt's den gewaltigen Stromstoß. Bei längerer einschaltzeit ist der Strom geringer, die Ladung bleibt aber gleich. Und mit einschaltzeit meine ich die Zeit, in der deine Mosfet durchschalten. :D Uff! Hallo, ich habe nun einen kleinen Schaltungszusatz /Zenerdiode und Optokoppler der bewirkt, dass bei einem LVP-Event die Trennung nach dem Löschen der Balancersperre aufgelöst wird, d.h. eine Ladung kann dann automatische ohne Eingriff wieder erfolgen. Durch die Laufzeit des Monoflops welches eine Trennung immer nach einer zeitlichen Verzögerung von ca. 10-12s durchführt kann es auch nicht zu einem wilden hin- und herschalten kommen. Alternativ ist hier auch der Einsatz des Überwachungsbausteins ICL7665 möglich welcher eine zusätzliche Hysteresefunktion beinhaltet, leider habe dafür kein Simulationsmodell gefunden. Hier das Schaltbild: hier die Simulation - Schaltschwelle für die Verriegelung ist ca. 12,8V, d.h. darunter wird bei LVP nicht verriegelt, darüber wird bei OVP verriegelt und muß manuell zurückgesetzt werden: Der Strombedarf ist im Ruhezustand ca. 5mA bei Schaltvorgängen sind kurze Pulse mit 130mA nötig - bedingt durch die Ladekapazitäten am Monoflop und den MosFETs!
Hallo, Das ist ein interessanter Ansatz! Frage: mit den p-channel MOS FETs schaltest Du die Last ab. Wie wird das Ladegerät bei OVP getrennt?.....da stehe ich auf dem Schlauch.... Wolfi
Es wird Last und Ladezweig immer komplett getrennt, Du solltest Dich mit der EV-Power Lösung noch beschäftigen, damit Du diesen Ansatz hier besser verstehst.
Die EV Power Zellmodule kenne ich gut. Meine Frage zielt auf die p channel MOS FETs. Kann man diese bidirectional betreiben? Wolfi Ich kann nur für die Mosfets selber sprechen. Fliessen darf der Strom in beide Richtungen. Trennen kannst du in der Regel nur den Stromfluss in der einen Richtung. In Gegenrichtung haben die meisten Mosfets eine Bodydiode, die etwa 0,5 V Spannungsabfall hat. Willst du beide Richtungen trennen, musst du in dem Fall zwei Mosfets Anti-seriell benutzen. Hallo, das ist ein guter Punkt Danke, an die Schutzdiode im MosFET habe ich gar nicht gedacht! Dann muß ich noch MosFET-Pärchen antiseriell bilden und entsprechend ansteuern! Oder eben gleich Lade-/Entladezweig trennen? Darüber muß ich ein wenig nachdenken!
Ja, das solltest Du! Das hier ist vielleicht hilfreich: --> Link Du solltest auch darüber nachdenken, warum Du mir zunächst mal unterstellst, das EV Power System oder Deinen Ansatz nicht zu verstehen.....etwas mehr Bescheidenheit bitte, es gibt neben Dir noch andere, die sich in dieser Technik sehr gut auskennen, und dabei immer den angemessenen Ton finden, so wie Rolf beispielsweise! Ich wünsche Dir ein gesundes 2021 ! Wolfi Hallo Wolfi, Du bist ein neuer User und schreibst einen ersten Beitrag mit einer Anmerkung zu dieser Schaltung, woher soll ich Deinen Background einschätzen, rolfk kenne ich mittlerweile ein wenig - hier ist eine kurze Vorstellung sehr hilfreich (und üblich) und etwas Bescheidenheit tut Dir auch gut,
denn ein Einzeiler ist nicht wirklich hilfreich! Dir auch einen gutes 2021 ;-)
Meine Bescheidenheit war, nicht einfach zu behaupten, dass die Schaltung nicht funktioniert, sondern Dir durch Fragen nahezulegen, dass da möglicherweise ein Denkfehler vorliegt, und Du dann selbst darauf kommst. So etwas nimmst Du nicht wahr......... Nachdem ich hier in den Diskussionen etwas geschmökert, auch viele Deiner Beiträge, gelesen habe, möchte ich mich wieder verabschieden. Ich suche in diesen Tagen keinen zusätzlichen Stress durch Rechtfertigungen und dergleichen. Immerhin bleibt Dir somit auch ein weiterer Kommentar zu Deiner Schaltung erspart. Ciao Wolfi Hallo,
kannst ja als Hans nochmal hier reinschauen :D Hast du Insiderwissen? :D Hallo, ich die Anregung von rolfk nun eingearbeitet und die Modelle der MosFET includiert: die Optimos genehmigen sich ca. 150mW Verlustleistung (mal 16 Stück) bei ca. 130A Strom - das ist ein gutes Ergebnis! Die Endstufe möchte ich nochmal getrennt simulieren! R16 simuliert die Last natürlich! Du nimmst Pmos, um plus zu schalten. Mit Nmos könntest du Masse schalten. 260n6f6 hat 1,8 mOhm. Das ist das niedrigste, was ich bisher im to Gehäuse gefunden habe. Hallo, ja ich möchte den Pluspol schalten, das geht auf einfache Weise durch die Verwendung von PMOS, geht aber auch mit NMOS und einen MosFET Treiber Baustein wie den LTC4440. Ja NMOS sind spannungsfester und es sind noch geringere Schaltwiderstände erreichbar( Optimos 6 - IST006N04NM6 ... 0,5mOhm bei 10V), aber es muß über einen Schaltregler ein Spannungshub erzeugt werden um gegen Plus zu schalten. Die verwendeten Optimos 2 PMOSFET haben bei U(Gate) 10V typisch 1,8mOhm - das ist ausreichend! Ein BMS mit Schalter an der Masse ist nicht unproblematisch beim Verschalten mehrer Batterien (mit BMS), weil jede einen eigenen Massepunkt erzeugt. Weitere Probleme einer Floating Masse hätte ich bei meiner "idealen Diode"! So ist es praktikabler, aber ich lasse mich gerne eines anderen belehren! Biker, hey, belehren will ich garnix, allenfalls helfen. Du hast gute Gründe um beim plusschalten zu bleiben. Deine Transistoren hatte ich mit 3,6 mOhm im Datenblatt gesehen, muss ich was falsches erwischt haben. Lct 44x kenn ich nicht, schau ich mir an. Alles gut!
Hallo, vielen Dank für die Info. irmie Hallo, auf Anregung von rolfk hier nun eine Alternative (ohne lösen der Sperre bei LVP) mit N-Kanal MosFET und highside Gatedriver - ich bin mir aber immer noch nicht ganz sicher, ob das mit den antiseriellen MosFET ohne Spannungsreferenz am Source so in der Realität funktioniert. und das Simulationsergebnis dazu: mit den neuen OPTIMOS 5 MosFET wäre der Durchgangswiderstand im geschalteten Zustand nur ein Fünftel der Simulation (die ohnehin schon sehr gut ist). Eine Beobachtung, die bei der Analyse der ChinaBMS machte ist - diese schalten in der Regel den Minuspol der Batterie. Das kann bei bestimmten Schaltungskonstellation (wie bei mir) Probleme verursachen!
Die Schaltung funktioniert, aber es verdreht einem Das Gehirn, wenn man nachvollziehen will warum. Egal wie, einer der beiden Transistoren ist ja "falschrum". Denkmodell: Der der falschrum ist, hat eh nur 0,5 V Spannungsabfall: Die Bodydiode. Damit ist das Gate (angesteuert) positiver als BEIDE Anschlüsse, dann leitet er "ganz". Sperren macht immer der, der richtigrum ist.
Das ist richtig. Die Stammen aus der Ein-Batterie-Welt, und da gehts. Ob der LT so ganz gut dafür ist, verstehe ich noch nicht. Habe nur kurz reingeschaut. Müsste aber gehen, bei 12 V. Hallo, ich habe zwei Fragen an die beiden Elektronik-Spezialisten hier: Könnte man durch ein PWM-Signal am IN-Pin des LT1910 die Ladestromstärke bei niedrigen Temperaturen reduzieren? Dies setzt natürlich getrennte MOSFETs für das Laden und Entladen voraus. Bspw. wurde in einem Video von WCS berichtet, dass die Lade-Stromstärke bei niedrigen Temperaturen reduziert wird, um die Zellen zu schonen. Wie sollte das sonst realisiert worden sein? Im WCS-Akku ist sicherlich kein Längsregler eingebaut. Weiterhin hat der WCS-Akku einen Kurzschlussschutz, der die Batterie bei einem Kurzschluss ohne Feuerwerk abschaltet und nach 30 Sekunden wieder einschaltet. Wie ist diese Funktionalität realisiert worden? Hallo, eine Ladestromreduzierung per PWM ist zwar denkbar, aber das geht nicht direkt mit dem Gatedriver IC (sofern dieser schnell genug ist) - Highspeedvarianten gibt es auch, aber dann wird der Grundstrombedarf der Schaltung ansteigen (nicht unerheblich). Ein Kurzschlußschutz ist mit dem Gatedriver möglich, ich habe in dieser Schaltung den Sense-Eingang aber direkt an Vcc gelegt und dies deakiviert - der notwendige Shunt müßte den kompletten Strom "tragen", d.h. für 200-300A ausgelegt werden. Hallo, der nächste Meilenstein ist erreicht - Simulation abgeschlossen, Variante ausgewählt, PCB erstellt: Die Variante N-Channel MosFET mit Gatedriver LTC1154CN8 (DIP8-Gehäuse) wurde gewählt: -BMS für EV-Power Balancerschleife -für 12V (4S) Systeme -Belastbarkeit 300A (mit Kühlung) -Zeitverzögerung einstellbar bis 12s (Ausschalten nach Schleifenöffnung) -Stromverbrauch im Aus-Zustand 0mA -Stromverbrauch im Ein-Zustand Endstufe aktiv ca. 6mA -Stromverbrauch im Ein-Zustand Endstufe nach OVP-UVP-Abschaltung (deaktiviert) ca. 4,2mA -Durchsschaltewiderstand ca. 0,1mOhm Schaltbild Controller Schaltbild Endstufe Simulation mit LTSpice PCB Controller PCB Endstufe Nächster Schritt ist der Bau eines Prototypen! Hallo, der Entwurf sieht ja schon ganz gut aus. Du hast ja bewusst auf den im LTC1154 eingebauten Kurzschlussschutz verzichtet. Wäre diese Funktionalität nicht einfach zu realisieren, wenn der LTC1154 auf die Treiberplatine wandert und der Shunt für die Strommessung mit einem Stück Draht oder einer Leiterbahn realisiert werden würde? Weiterhin gibt es im Datenblatt des LTC1154 eine Beispielschaltung für kapazitative Lasten. Wäre es nicht eine Überlegung wert, dies für Wechselrichter zu berücksichtigen? Ich sehe beim jetztigen Entwurf das Risiko, dass im Kurzschlussfall die externe Sicherung evtl. nicht vor der Zerstörung der MOSFETs den Strom unterbricht. Müssten im aktuellen Design deshalb nicht superflinke Sicherungen zur Vermeidung der Zerstörung der MOSFETs eingesetzt werden? Ich fürchte, dass diese Endstufe Ströme halten und Schalten kann, bei denen die mechanischen Schalter das Handtuch werfen. Ich gebe gerne ein Plus allein schon für die Auslegung, ich bin gespannt wie das spielt. |
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Lifepo4 Spannung am Ausgang zu niedrig
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