Regler Wie messen Regler die Abschaltspannung (Cut off) von LiPos?

[BAXL]

Wir haben immer wieder recht rührige Diskussionen, wenn es um die Abschaltspannung von LiPos geht. Die Abschaltspannung soll hier aber nicht das Thema sein.
Mich interessiert, wie die Regler die Abschaltspannung messen, welche Elektronik steckt dahinter, wie trifft die Elektronik die Entscheidung und wie genau mag die Messung dann sein?

Ich hoffe etwas auf unsere Forenelektroniker, im Speziellen auch auf den Foren-Scotty David @DFENCE .

 

[DFENCE]

Naja bei nem ECS, Widerstände, Spannungsteiler und der rest übernimmt der DAC vom Microcontroller. Die Genauigkeit hängt dann von den Verwendeten Bauteilen ab und des Micro Controller und der Programmierung, ich denke mal die Werte werden gemittelt und der rest ist ne Sache von nem Algorithmus das der Cutoff z.b nicht eintritt wenn der Lipo unter Last kurzzeitig etwas einbricht.

 

[BAXL]

Erkennen die (besser ausgestatteten) Regler dann im Zweifel selbst, welcher LiPo (Zellenzehl) da dran hängt?
Ich vermute dann, dass die Aussagekraft u.U. auch mit steigender Anzahl der Zellen schlechter wird.

 

[Slayer]

Erkennen die (besser ausgestatteten) Regler dann im Zweifel selbst, welcher LiPo (Zellenzehl) da dran hängt?
Ich vermute dann, dass die Aussagekraft u.U. auch mit steigender Anzahl der Zellen schlechter wird.

Ich habe hier ein paar Hobbywing Regler, die die Zellenzahl erkennen und durch piepen angeben.. Wahrscheinlich gehen die nach der Spannung.

ist das logischste

 

[Deleted member 1492]

Naja bei nem ECS, Widerstände, Spannungsteiler und der rest übernimmt der DAC vom Microcontroller. Die Genauigkeit hängt dann von den Verwendeten Bauteilen ab und des Micro Controller und der Programmierung, ich denke mal die Werte werden gemittelt und der rest ist ne Sache von nem Algorithmus das der Cutoff z.b nicht eintritt wenn der Lipo unter Last kurzzeitig etwas einbricht.

Scotty, ich mag Dich.

 

[DFENCE]

Ich denke das wird eben auch anhand der Spannung festgestellt die nach dem Spannungsteiler anliegt, sofern der immer mit nem gleichen Wert arbeitet kannst ja damit verlässlich Messen. Nur das die Messungen mV bereich vorgenommen werden. Dafür gibt aber schon fertige Chips die das alles erledigen können.

Bei den BMS Teilen von den E-Bikes ist das ja etwas anders, aber recht ähnlich aufgebaut, die Spannung wird von Spannungsteilern abgenommen, nur das der Aufbau hier sogar komplett Passiv sein kann, da sind N-FET´s drauf die mit TTL Logic Spannung Arbeiten, fällt die Spannung von den Spannungsteilern unter ne gewissen Spannung wird keine Logic Spannung erzeugt und das Gate von Mosfet bleibt dicht. Cutoff auf die einfachste art und weise.

 

[DFENCE]

Da ich Vorgestern wieder nen Akku gebaut hab, hier das BMS. Sehr Simpel aufgebaut das ganze, Die Buchse sind die Balancer Kabel die auf die Zellen gehen


Wie man erkennt ist der Chip schon drauf ausgelegt lediglich über nen Widerstand die Spannung direkt in den Chip rein geht. Ist die Zellenspannung zu niedrig nimmt der Chip das Gate Signal weg die Mosfet bleiben Dicht, Cutoff. Der Chip dient aber auch gleichzeitig als Balancer beim Laden

 

[BAXL]

Dann macht also der yC mit seinem Analogeingang die Messung wofür er eine Referenz braucht...

 

[Deleted member 1492]

Im Prinzip kann das jeder Transistor mit vorgeschaltetem Spannungsteiler.

Nur das es heutzutage in integrierte Schaltungen implementiert ist.

Ein Messinstrument arbeitet auch nicht anders als mit Spannungsteilern (bzw. Shunts bei Strommessung)

 

[BAXL]

Das halte ich mal fest, dass idR. ein Spannungsteiler aus zwei Widerständen die zu messende Spannung „klein“ macht. Sofern die Cut Off Spannung festeingestellt ist, kann es reine Hardware in Form eines Komparators sein, der beim Unterschreiten einer bestimmten Eingangsspannung den Regler hart ausschaltet. Macht der yC die Messung, nutzt der zusätzlich eine Referenzspannung und quantisiert die Eingangswerte je nach Auflösung des ADCs. Ein Stück Software wäre in der Lage die Zellenzahl des Lipos zu erkennen und die anliegenden Werte evtl. über eine Art Softwareglättung auszuwerten. Wobei natürlich die Gesamtspannung eines Lipos gemessen wird und nicht die Spannung jeder einzelnen Zelle. Es wird dann unterstellt, dass die Spannung der Einzelzellen identisch ist.

Das bedeutet, dass mit steigender Zellenzahl die Gefahr größer wird, dass eine einzelne, stärker schwächelnde Zelle unerkannt bleibt.

 

[Deleted member 1492]

Das halte ich mal fest, dass idR. ein Spannungsteiler aus zwei Widerständen die zu messende Spannung „klein“ macht. Sofern die Cut Off Spannung festeingestellt ist, kann es reine Hardware in Form eines Komparators sein, der beim Unterschreiten einer bestimmten Eingangsspannung den Regler hart ausschaltet

Ja

Ein Stück Software wäre in der Lage die Zellenzahl des Lipos zu erkennen

Das Graupner General Engine Modul macht nix anderes. Und es reagiert je nach Einstellung.

Das bedeutet, dass mit steigender Zellenzahl die Gefahr größer wird, dass eine einzelne, stärker schwächelnde Zelle unerkannt bleibt.

Bei Einzelzellenmessung eben nicht.

 

[DFENCE]

Dann macht also der yC mit seinem Analogeingang die Messung wofür er eine Referenz braucht...

Ist doch kein Problem die meisten µC haben intern ne Referenz selbst der Arduino egal welche Spannung du anlegst die Interne Referenz ist immer 1.1V bzw 2.56V je nach dem welcher Atmega drauf sitzt.

 

[DFENCE]

Falls das ne Relevanz spielt. Ein beispiel mit dem Arduino wie die Einzelnen Ref Spannungen nutzen kann für den Analog Eingang

analogReference() - Arduino-Referenz

The Arduino programming language Reference, organized into Functions, Variable and Constant, and Structure keywords.

www.arduino.cc

 

[safty]

Zitat von BAXL:
Das bedeutet, dass mit steigender Zellenzahl die Gefahr größer wird, dass eine einzelne, stärker schwächelnde Zelle unerkannt bleibt.

Bei Einzelzellenmessung eben nicht.

Nur ist mir kein einziger Regler bekannt, der noch einen zusätzlichen (Balancer-) Anschluss zur Einzelzellenmessung hat.
Sowas haben i.d.R. nur zusätzliche Telemetrie-Module, wie z.B. bei Graupner Hott.

Genau das ist ja auch der Grund, warum man z.B. einen kleinen LiPo-Alarm zusätzlich verwenden sollte. Der checkt die einzelnen Zellen.

 

[Deleted member 1492]

Falls das ne Relevanz spielt.

Ich glaube ja, dass @Der große blaue Pfeil einen Test macht, ob die Forums-App funktioniert.

 

[DFENCE]

könnte man Glatt in Versuchung kommen nen Cutoff zu bauen für nen Entlader mittels Arduino und nen paar N-FET´s ich glaub ich hab sogar noch nen haufen auf Lager die 300A bei 50V abkönnen
Dann noch paar Fette Shunts rein und du hast gleichzeitig nen coolen Logger.
Ja vielen dank aber auch ich hab sowas von keine Zeit für sowas

 

[Deleted member 1492]

Jawoll, das is mal nen Avatar!

 

[Deleted member 1492]

könnte man Glatt in Versuchung kommen nen Cutoff zu bauen für nen Entlader mittels Arduino und nen paar N-FET´s

Da gab es mal etwas, was ich mehrfach bei selbstgebauten Automatikladern und anderen Spielkram verwendet habe.
Von der Heizungssteuerung bis zum wasauchimmer funktionierte der kleine Freund bestens.

Das war der sogenannte "Fensterdiskriminator TCA 965", ursprünglich von Siemens.

Er vergleicht eine Eingangsspannung mit vorher selbst exakt definierten Spannungsbereichen ("Fenster")
Die einstellbaren Fenster waren "Oberhalb", "Innerhalb", "Unterhalb" und "Außerhalb".
Dementsprechend gab es die dazugehörigen "Ausgänge" für nachzuschaltende Anzeigen usw..

D.h. auch eine Lade/Entladeschaltung war eine leichte Übung, man benötigte nur wenige externe Bauteile.
Aber auch eine Heizungssteuerung mit Hysterese war kein Problem und schnell aufgebaut.

Dafür benötigt man heutzutage nen Atmel etc. und macht einen Riesengeschiss.

 

[BAXL]

Nur ist mir kein einziger Regler bekannt, der noch einen zusätzlichen (Balancer-) Anschluss zur Einzelzellenmessung hat.
Sowas haben i.d.R. nur zusätzliche Telemetrie-Module, wie z.B. bei Graupner Hott.

Genau das ist ja auch der Grund, warum man z.B. einen kleinen LiPo-Alarm zusätzlich verwenden sollte. Der checkt die einzelnen Zellen.

Ist mir bekannt und bewusst, das empfehle ich sls Heliflieger schon lange. Es hat ein paar Jahre gedauert, bis auch die Carfahrer auf den Zug mit aufgesprungen sind. Es gab Zeiten, da wurde das als oversized betrachtet und sich auf den Cut off gestützt. Im Moment ziert man sich im Carbereich noch beim Thema Telemetrie. Vereinzelt nutzen das schon welche, die Überwiegenden aber noch nicht.
Das ist aber nicht das Thema. Meine Gadanken folgen bei diesem Thema einem anderen Ziel.

Falls das ne Relevanz spielt. Ein beispiel mit dem Arduino wie die Einzelnen Ref Spannungen nutzen kann für den Analog Eingang

analogReference() - Arduino-Referenz

The Arduino programming language Reference, organized into Functions, Variable and Constant, and Structure keywords.

www.arduino.cc

Ich kenne diese Thematik, wäre auch ein Ding wenn nicht. Ich hatte auch mal ein Thema gestartet zu Einzelzellenüberwachung per Arduino, aber relativ schnell wieder eingestellt, weil man, um vernünftig messen zu können, einen gewissen Aufwand betreiben muss. Das war in der Zeit, als ein paar Kollegen mit Entladeeinrichtungen für Lipos experientiert hatten und zur Überwachung einen Lipowarner angeschlossen haben.
Die Krux war die immer größer werdende Spannung zur Referenz gegen Masse.
Projekt LiPo-Kontrolle mit Einzelzellenüberwachung

Ich habe hier noch ADCs liegen mit denen könnte man eine Differenzmessung mit zwei Eingängen an jeder Einzelzelle machen.
Differentialmessung mit AD Wandler und Arduino
Ich hatte nur bislang nicht die Muße und die Lust.

 

[bugster_de]

Durchaus interessantes Thema hier. Ich hatte ja neulich mal gefragt, wie der HW8 die LiPo Abschaltung macht bzw. was die Begriffe Low, Intermediate und High denn so genau bedeuten. Meine These daher:

• bei meinem Castle Creations Regler kann man einfach die Abschaltspannung pro Zelle einstellen. die Anzahl Zellen rechnet er sich beim Start aus. Problem scheint nur zu sein, dass die Spannung mit kleiner Samplingrate (10Hz) gemessen wird und daher wohl durchaus mal eine Unterspannung "durchrutschen" kann
• beim HW8 muß da m.E. irgendeine software basierte Logik dahinter stecken. Ich habe dieser Tage mit den Einstellungen zwischen Intermediate und High und verschiedenen Akkus mal rumgespielt bin aber bisher auf reprodzierbares Ergebniss gekommen. Mal hat der Akku noch 3,7V nach Abschaltung, mal ist er auf 3,2V unten bei gleichem Akku und gleicher Einstellung. HW8 ist daher noch etwas mysteriös für mich

Es hat ein paar Jahre gedauert, bis auch die Carfahrer auf den Zug mit aufgesprungen sind. Es gab Zeiten, da wurde das als oversized betrachtet und sich auf den Cut off gestützt. Im Moment ziert man sich im Carbereich noch beim Thema Telemetrie. Vereinzelt nutzen das schon welche, die Überwiegenden aber noch nicht.

ich hab jetzt bei meinen Autos den ganzen Logging Firlefanz wieder ausgebaut, denn um ehrlich zu sein braucht man es bei den meistens Autos eh nicht. Bei meinem Castle ist logging im ESC drin und wohl auch nützlich, wenn man ordentlich Leistung fährt. Das hat mich aber nicht davor bewahrt den Castle kaputt zu bekommen, denn das beste Logging nützt dir nichts, wenn du nicht weisst, nach was du in den Daten suchen sollst. Auch ist das beim Auto eher unkritisch: wenn Akku leer dann bleibt er halt stehen.
Beim Flugzeug blieb es selbstredend drin: die Funke piept, sobald die Spannung unter 3,7V / Zelle geht. Ich bin noch Anfänger und da klappt nicht immer gleich der erste Lande-Anflug, also brauche ich noch genug "Sprudel" im Akku um 1-2 mal durch starten zu können. Dazu wäre mir dann die Abschaltung im ESC zu tief und ausserdem will ich ja gar nicht dass er abschaltet.
Beim Heli (fliege ich nicht) denke ich mir mal ist das noch kritischer: kein Strom mehr --> Heli fällt vom Himmel
Boot (fahre ich auch nicht): kein Strom mehr --> Boot bleibt mitten auf dem Ozean stehen (Murphy Law) und man darf es schwimmender Weise wieder holen gehen