Sv: Elbil eller ikke...

[PerBear]

Nå har jeg endelig fått montert sammen min egen aktive BMS som balanserer hele tiden, perfekt for klattlading/hybrid:


Den er basert på Texas Instruments bq78PL114S12 og er utstyrt med fire slavekretser av typen bq76PL102 slik at det kan være inntil 12 celler i serie i batteriet.
Mer info og skjema finnes på http://groups.google.com/group/nohassel/web/bms?_done=/group/nohassel%3F

Hvis noen er interessert i en bra BMS til egne prosjekt så kommer jeg til å lodde opp flere kort for salg men husk at dette er foreløpig et prosjekt, ikke et produkt   

[El rayo]

Imponerende, Per!

Jeg kan ikke se info i linken uten videre - må være medlem i gruppen. Kan du si litt kort om data?
Balanseringsstrøm:
Kan den brukes til flere typer celler (3,6V LiPo, 3,7V LiIo, 3,2V LiFe):

Det ser ut som dette er en "bleeder"-type som lader ut celle(r) med høyere spenning enn de andre?

Hva legger du i ordet "aktiv"?

[PerBear]

Med aktiv balansering menes at den elektriske energien tas fra cellen meed høy spenning og flyttes til nabocelle med lavere spenning. Det er altså ikke noen resistor som blør av spenningen under balansering som på en vanlig passiv BMS.

Her er beskrivelsen jeg laget til Nohassel gruppa mi, det er foreløpig spek, jeg har bl.a. bestemt meg for å gå for 1mohm shunt (selvlaget) for å spare effekt:

A battery management system (BMS) has several purposes, the most important ones are:
Prevent damage to battery cells and connected equipment
Optimize capacity of battery pack during it's lifetime
Logging of important cell and battery parameters
Monitor state of charge
Historically, BMS were only used on large battery packs. Smaller battery packs used on e-bikes and other ultra light vehicles did not use BMS. Basically due to cost issues.
When lithium chemistry became available, an advanced BMS system became mandantory. This was due to the risk of fire or explosion if lithium cellls were being mistreated.   

The battery management system is an active balancer using Texas Instruments bq78PL114 master IC and four bq76PL102 slave ICs which together handles up to 12 cells in series. The BMS is software configurable for various chemistries like LiFoPo4, LiCoO2, LiMn2O4 from various manufacturers (Sony, Samsung, A123, Thundersky, etc.). Four 110A 80V power FETs controls charge and discharge currents while tvelve temperature sensors monitors temperature on cells and chip. Current is measured using a 5 mohm shunt for up to 30A continously but might be replaced with a 1 mohm shunt for 150A continous currrent.

The benefit of using an active balancer is that the cells can be balanced even during usage, extending battery range. A passive balancer bleeds the voltage from the cell(s) with excess voltage during charging using shunt resistors. This waste energy and can only be used during charging. The active balancer moves charge to cells having least voltage. Balancing occurs when voltage on a cell is less than allowable difference compared to neighbour cells (above or below in the series string). For each cell there is a balancing circuit that can move charge to cells above or below. Each cell balancer has two FETs that is individually controlled by the TI chips. My switching one or the other, charge goes to the cell above ("north") or the cell below ("south"). The TI chips also monitor cell voltage, cell temperatures and current.

Prototype specification:

No of cells in series: 4-12 (HW, SW selectable)
No of cells in parallel: unlimited
Cell chemistry: LiFePo4, LiMn, LiCo, LiPo, other lithium (SW selectable)
Cell temperature sensors: 12 (dual diodes in series as temperature sensors)

Maximum charge voltage: 60 VDC (higher voltages are actively clamped)
Maximum charge current: 50 A (may be increased to 150A by changing current shunt value to 1mohm)
Maximum discharge current: 50 A (may be increased to 150A by changing current shunt value to 1 mohm)

Balancing current: approx 150 mA (dependends on component selection for balancers)
Balancing voltage differential: 10 mV (programmable)
Balancing active while: charging, discharging, both (default), or off (SW selectable)

PCB: Four layer 1.6 mm thick
Size: 60 mm wide and 125 mm long
Height: Highest component protrudes 6mm from the board. The finished board assembly is approx. 8 mm thick.
Weight: TBD

Environment: Conformal coated for moisture protection
Ambient temperature: -25 to +50 °C (BMS reduces or cuts current during charging and/or discharge due to high or low cell temperatures)

Connections:
One 14 pin balancer connection
Two 14 pin temperature sensor connections, six sensor on each connector
One 4 pin SMbus and enable connection
High current cell and pack solder pads for thick wire

[Ken]

Er 150 mA balansering brukbart under kjøring? Er det slik at man skal ta en pause med tenningen på så at man kan frigjøre litt ekstra kapasitet man slutten av sykkelens rekkevidde? Eller er det bare til å holde opp spenningen i de blokkene som er nesten tom så at de blir ikke ødelagt?

En skikkelig hjemmelaget BMS system er akkurat det man trenger her i landet. En som snakker godt Norsk 

[PerBear]

Er 150 mA balansering brukbart under kjøring? Er det slik at man skal ta en pause med tenningen på så at man kan frigjøre litt ekstra kapasitet man slutten av sykkelens rekkevidde? Eller er det bare til å holde opp spenningen i de blokkene som er nesten tom så at de blir ikke ødelagt?

Spek sier 150 mA men det er litt optimistisk.  Avhengig av cellene/kabling vil strømmen være nærmere 100 mA. Men jeg mener det er tilstrekkelig. Behovet for balansering er helt avhengig av kvaliteten på cellene. Med gode celler er det lite balanseringstrøm som trengs.



Min BMS er primært beregnet for el-sykkel batterier inntil 12 celler og den er SW konfigurert til å balansere cellene når spenningsforskjellen er over 10mV mellom naboceller ved både lading og bruk/hvile. Den flytter energien til de cellene som har lavest spenning. Det betyr at dersom du har en celle som under lading er lavere i spenning enn nabocellen vil ladestrømmen bli økt på den svake cellen mens nabocellen får redusert ladestrøm. Tilsvarende vil skje under belastning, den svake cellen får mindre belastning mens den sterke får økt belastning - ganske smart! Her er et dok. fra TI som beskriver prinsippet og fordelene det gir:http://focus.ti.com/lit/an/slyt322/slyt322.pdf

Her er en dokument som omtaler hvor stor balanseringstrøm som kreves i forskjellige applikasjoner: http://liionbms.com/php/wp_balance_current.php

[Ken]

Takk. Håper at du få gode balanserte  celler da.

Når vil snakker om dyre litium celler er det avgjørende at de har lange levetiden. Vi steinalder typer med NiCds har et verktøy i kasse: overlading.

[PerBear]

Takk. Håper at du få gode balanserte  celler da.

Når vil snakker om dyre litium celler er det avgjørende at de har lange levetiden. Vi steinalder typer med NiCds har et verktøy i kasse: overlading.

Og ikke å forglemme: vannfylling! 

[Ken]

Nesten daglig

[EVlithium.net]

jeg er intresert i denmne...hvor er skjema? hvor finner jeg detaljene?

jeg trenger bms til en lipopakke i motorsykkel prosjekt......  8celler

[PerBear]

Skjema og utlegg finnes på http://groups.google.com/group/nohassel. Det er basert på en avansert TI løsning.

For en motorsykkel er dette nok litt overkill siden mitt design er beregnet for hybrid drift med aktiv balansering. En passiv balansering for 8 celler med power FETs for å styre lading og last er mye enklere og kan kjøpes ferdig på Ebay etc. for ca 500 NOK, avhengig av strømkapasitet.

Her er et eksempel: http://cgi.ebay.com/2-8-cell-BMS-LiFePo-LiPo-24V-e-Bike-System-/330386408074

Vær ellers oppmerksom på at celler på noen Ah lett kan skape brann dersom en tar snarveier i oppbygging av et batteri. Å bygge sikre litium-batteripakker er trolig det som krever aller mest kompetanse på et elkjøretøy. 

Bare for å skremme i HalloVenn-tiden - her er en liste over noen branner som er forårsaket av litiumbatterier (194 branner i siste opptelling):

http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1287041