Batterieüberwachung

[Gunther Diehl]

Hallo,

mein Kewet hatte bisher 4 x 12-Volt-Säure-Akkus drinnen. Diese habe ich mit Messgeräten von JOHN überwacht. Jetzt haben ich auf 6-Volt-Gel-Akkus umgestellt und gleich noch zwei Stück mehr eingebaut. Um die bisherige Überwachung der einzelnen Akkus weiterhin zu haben, müsste ich nun auf 10 Messgeräte umsteigen. Aber wo unterbringen? Gibt es inzwischen eine Möglichkeit, über ein Display mit vielleicht 10 Zeilen die Werte der einzelnen Akkus anzeigen zu lassen?

Danke
Gunther

 

[E. Vornberger]

Ich bin gerade dabei, für ein E-Fahrrad mit Lithium-Akkus aus Spass an der Freude eine Akkuüberwachung mit einem fertigen Micro-Controller-Board aufzubauen und zu programieren.
Der verwendete uC hat 8 A/D-Eingänge, liest diese zyklisch aus und schreibt mir das Ergebnis auf ein 4-zeiliges LCD (Zelle mit minimaler/maximaler Spannung etc..). Das Board mit Entwicklungsumgebung + LCD-Display gab es bei ebay für insg. 30 Euro. Programmieren musste ich das ganze natürlich noch. Wer einen PC und etwas Programmiererfahrung hat kann sich so eine eigene Überwachung bauen. So ein Controller-board kann dann auch theoretisch z.B. ein angeschlossenes Ladegerät steuern (und sei es nur ein/ausschalten)

 

[Bernd Schlueter]

Ja, Atmel oder ein entsprechendes risc-Chip mit AD, eines dieser seriellen Displays und ein wenig Programmierkunst oder Glück beim Ergoogeln der fertigen Applikation, ab 10 Euro.
Wer ein handheld mit GPS besitzt, nimmt zur Anzeige natürlich dieses.

 

[Gunther Diehl]

Hallo Bernd,

leider habe ich von dieser Art Elektronik keine Ahnung. Das Gerät muß für mich fertig und einfach zum Anschließen sein.

Gunther

 

[Emil]

Ich bin gerade dabei, für ein E-Fahrrad mit Lithium-Akkus
aus Spass an der Freude eine Akkuüberwachung mit einem
fertigen Micro-Controller-Board aufzubauen und zu programieren.
Der verwendete uC hat 8 A/D-Eingänge, liest diese zyklisch
aus und schreibt mir das Ergebnis auf ein 4-zeiliges LCD
(Zelle mit minimaler/maximaler Spannung etc..).

Wie hast Du die galvanische Trennung der einzelnen A/D Eingänge von der Spannung der Batterie realisiert?

Emil

 

[Dieter Seeliger]

Hallo,
ich plane gerade eine ähnliche Schaltung mit einem ATMEL µC, soll für mein City EL sein, den ich am Wochenende abhole und mit NC NAsszellen ausstatten will.
Vielleicht kann man sich austauschen.

Gruss Dieter

 

[Gunther Kufner]

Die galvanische Trennung ist garnicht zwingend erforderlich.
Je nachdem, wie hoch die Gesamtspannung ist, und welche Genauigkeit/Auflösung gefordert ist, kann man auch die Spannungen einfach runterteilen (Spannungsteiler auf z.B. 5V bei max. Batteriespannung).
Das ist am einfachsten, wenn auch nicht wirklich präzise. Kommt halt auch drauf an, wie viele Zellen man überwachen will. bei 4 ist das sicher noch kein Thema. Wenn man die Software gut schreibt, wirds sogar einigermaßen genau...

Viele Grüße

Gunther

 

[Emil]

Die galvanische Trennung ist garnicht zwingend erforderlich.
Je nachdem, wie hoch die Gesamtspannung ist, und welche
Genauigkeit/Auflösung gefordert ist, kann man auch die
Spannungen einfach runterteilen (Spannungsteiler auf z.B. 5V
bei max. Batteriespannung).
Das ist am einfachsten, wenn auch nicht wirklich präzise.

Die Genauigkeit ist hier das wirkliche Problem. Für +-0,1 V ist das sicherlich noch ok, aber wenn man +- 0,01 V erzielen will gibts ganz sicher Probleme. Vorallem ist mit dieser Methode die Genauigkeit nicht für jede der Zellen gleich. Je höher der Teilungsfaktor desto ungenauer.

Emil

 

[roland]

Hallo Emil,

zur Genauigkeit:
ein 8 Bit Wandler kann max. 256 Stellen auflösen, hat also im 20 Volt Bereich (wäre für eine 12Volt Batterie der richtige Bereich) noch eine Auflösung von 78 mV. Bei 50 Volt Bereich wären es dann nur noch rund 190 mV, und das ist nicht besonders genau. Ein 50 Volt Bereich bietet sich für 36 Volt an. Für die 48Volt Fahrer sollte man dann höher gehen im Bereich, mindestens auf 60 Volt Bereich.

Also nimm doch einen 12Bit AD-Wandler. Dann hast Du immerhin 4096 Stellen oder so Auflösung, also bei 50 Volt noch 12 mV Auflösung. Wenn Du Probleme mit der unterschiedlichen Genauigkeit hast, nimm einfach den 50 Volt Bereich für alle Spannungen, also die ersten 12 Volt, die zweiten 24 Volt und die dritten 36 Volt, jeweils gegen gemeinsame Masse gemessen. Eine Potentialtrennung der einzelnen Eingänge brauchst Du dann nicht.

Jedenfalls erscheint mir das als die einfachste Lösung.
Ein anderes Problem sind die Teilerwiderstände. Wenn Du Glück hast, bekommst Du noch welche in der 0,1% Klasse. Das entspräche einem 10 Bit Wandler. Genauere Widerstände sind schwierig zu bekommen, und dann mußt Du auch sehr genau auf die Temperaturgänge achten. Über 0,1% Genauigkeit heißt gute Temperaturkompensation auch der Widerstandsteiler. Ich meine die Messwiderstände. Übrigens: 0,1% heißt bei 50 Volt Eingangsbereich immerhin 50 mV max. Abweichung.

Gruss, Roland, bsm

 

[E. Vornberger]

Speziell bei dieser Anwendung greife ich an allen Akkus (in diesem Fall 4 in Reihe) einfach die Spannung ab und lege sie über einen Spannungsteiler (hochgenau mit Metalfilmwiderständen) an die 4 ersten AD-Eingänge des Microcontollers. Der erste Eingang bekommt so z.B. max. 1 Volt ab, der 2. Eingang 2 Volt etc... Die Spannung der einzelnen Zellen wird dan durch Differenzbildung zwischen einem Eingang und dem jeweiligen Vorgänger und entprechender Normierung ausgerechnet. Bei dem verwendeten uC (ein AD812) hat der AD-Wandler 12-bit Auflösung, so dass selbst durch das Herunterteilen der Messpannung mehr als genug Messgenauigkeit da ist.
Für höhere Zellenzahlen kann man über einen Analog-Multiplexer einen Optokoppler bedienen, der dann einen AD-Eingang bedient. Der OK arbeitet zwar nichtlinear, aber dafür hat man ja einen uC, der einem das wieder herausrechnen kann.

 

[E. Vornberger]

Und hier ist der: Der Link!!!! (sorry)
http://www.hmi.de/bereiche/I/DS/sei/archiv/2002-09/vortrag/przybilla.pdf

 

[Georg Schütz]

Auch mit einem 8Bit-Wandler kann man einigermaßen Genauigkeit erzielen. Man muss nur mit einer Zenerdiode einen Teil der Spannung (z.B. 28V) eliminieren und hat dann für den Bereich bis 48V eine Genauigkeit von etwa 80 mV.
Bei 12V kann man es ähnlich machen.
Die Genauigkeit der Spannungsteiler ist bei der Auswertung mit Mikrocontrollern auch durch einen Korrekturfaktor im Programm zu erzielen.

 

[johnm]

Hallo

Vom Prinzip her kann man das mit eine Z-Diode schon machen .
Die Zener Dioden Spannung ist aber Strom und Temperaturabhängig.

Besser wäre es mit eine präzisen Referenzspannung und einem
Differenzwertverstärker zu arbeiten.

MFG

 

[Bernd Schlueter]

Klar, das geht mir jetzt auch auf: Wir benötigen nur die Differenzspannung zwischen zwei Zellen.
Dazu folgende Idee: Wir können auf einfache Weise den Messbereich eines 8-bit-Atmel-AD-Wandlers auf 16 bit erhöhen, indem wir am Eingang den Strom eines vom Atmel gesteuerten 8-bit-DA-Wandlers zuaddieren. Dann reicht es auch für 300 Nicads mit 2 mV Genauigkeit. Vorausgesetzt, die Messstellenumschalter sind ausreichend genau...
Aber eigentlich ein viel zu großer Aufwand... wegen der erforderlichen Umschalter. Die Widerstände ließen sich ja noch per software eichen...