Re: Distribuovaná BMS - bylo Vnitřní odpor

Pondělí Duben 15 13:26:28 CEST 2024

Děkuji za pochvalu. Možná se zde projevilo mých 67 let, kdy první 
zařízení, které jsem stavěl bylo s elektronkami. A to myšlení mi asi 
zůstalo. A pak snaha využít co se dá.

Tak, jak to popisujete to zjevně může fungovat, ale je to docela složité.

Použití IGBT mi uniká, nenapadá mě výhoda.

Martin Záruba
Dne 15.4.2024 v 12:58 Petr Labaj napsal(a):
> Napřed pochvala: líbí se mi, jak elektivně máte udělanou tu spolupráci 
> panelů s baterkami a měničem.
> Připomíná mi to dřívější konstrukce z analogových dob, kdy konstruktér 
> použil jeden tranzistor a hrst odporů, a promyšleným návrhem dosáhl 
> funkcionality, na kterou se dneska použije procesor s milionem 
> tranzistorů a ještě kýbl operačních zesilovačů.
> Dobré, klobouk dolů.
>
> K řešení té distribuované BMS.
> Je to zatím jen moje představa, nemám to hotové a dokonce to ani nemám 
> ani realizačně navržené.
> Mám jen představu a touhu. Takže zatím je ideální čas na změny.
>
> - Na každém článku baterie bude nasazený jeden modul. Na jednom pólu 
> (-) bude přitažený matkou, plusový pól krátkým káblíkem cca 1.5 mm2.
>   Z tohoto článku se bude elektronika současně napájet. Článek má 
> 2.0-3.65V (v praxi 2.5-3.45V), takže to 3.3V procesor přes diodu dá i 
> bez stabilizátoru.
>
> - Ten modul NEMÁ možnost nijak článek odpojit. Umí jen reportovat 
> nadřízenému orgánu požadavek na odpojení baterie kvůli hrozícímu podbití.
>   Pokud velení z jakéhokoli důvodu nezareaguje (porucha) a napětí bude 
> dále klesat, modul přejde do deep-sleepu, aby situaci nezhoršoval, a 
> tím přestane odpovídat.
>
> - Naopak horní mez při nabíjení si modul bude umět ošéfovat sám. Bude 
> mít FET a výkonový odpor (v praxi tam chci dát 2 FETy a mít tak 
> možnost spínat 1, 2 nebo 3A), který připojí paralelně k článku.
>   Není to sice žádné efektivní přelívání energie mezi články ale jen 
> hloupé pálení. Ale protože tohle nastane jen při nabíjení z panelů 
> (kdy stejně nevím co s elektrikou), tak v tom asi není problém.
>   Navíc by to mělo trvat jen chvíli, než se srovnají všechny články, 
> protože pak velení odpojí nabíjení povelem měniči.
>
> - Modul samozřejmě bude neustále měřit a periodicky hlásit velení 
> napětí článku. Jednotlivé moduly budou zřetězeny do jednosměrného kruhu.
>   Velení je bude cyklicky vyzývat k hlášení, předpokládám, že se 
> dostanu na periodu cca 1-2 sekundy, což je naprosto dostatečné.
>   Protože velení je kriticky důležité, tak samozřejmě bude mít 
> Watch-dog jak interní, tak možná i externí.
>   Pokud nějaký modul i po opakované výzvě neodpoví, měnič dostane 
> pokyn ji nepoužívat a baterie se odpojí.
>
> - Výkonové havarijní odpojení baterky bude umět udělat jen velení 
> pomocí výkonového spínače. Pravděpodobně IGBT, možná přemostěný stykačem.
>   Další výkonový spínač bude umět baterku krátkodobě připnout přes 
> výkonový odpor pro funkci slow-start při připojení baterky k měniči.
>
> K použitým součástkám:
>
> - Původně jsem zvažoval nasadit tam tu novinku WCH003 s jádrem RISC. 
> Ale A/D převodník tam asi není nic moc, tak jsem to nakonec zavrhl.
>   Zvažoval jsem laciný STM32C011 v TSSOP20, ale nakonec tam dám asi 
> STM32G030. Má prý podporu pro oversampling ADC až na úroveň 16bit. A 
> přesnost měření je tady výhoda.
>
> - Pálit tu přebytečnou energii budu asi FETem na výkonových odporech.
>   Je ale zajímavé, že to GWL tam použilo nějaký výkonový IGBT, což mi 
> při napětí 3.5V moc nedává smysl.
>   Že by ho řídili nějak analogově a použili jako řízený "obtok", a 
> aktivně využili jeho vysokého saturačního napětí?
>   _Nápady vítány_.
>
> PL
>
> *********************
>
> Dne 15.4.2024 v 7:45 Martin Záruba napsal(a):
>>
>> Moc si nedovedu představit, jak ten modul může fungovat.
>>
>> Může odpojit článek při podpětí nebo přepětí. Jenže pak musí být v 
>> sérii s článkem spínací prvek. A pokud je vnitřní odpor článku okolo 
>> 0.5mO, nedovedu si moc představit prvek, který tuto vlastnost výrazně 
>> nezhorší. Já se přesvědčil, že i mastnota na propojovacím můstku mezi 
>> články zhorší vnitřní odpor.
>>
>> Nějak nechápu, jak to může balancovat. Jak bude předávat energii z 
>> jednoho článku do druhého?
>>
>>
>> Máte pravdu, že já nepotřebuji řešit nabíjení. Nemám to ještě 
>> dodělané, ale bude to fungovat tak, že pokud se nabití nějakého 
>> článku začne blížit řekněme 85%, začne se pomocí pwm připínat k 
>> baterii (a tedy i k panelům) topné těleso v bojleru. Tim poklesne 
>> nabíjecí proud až na hodnotu (v mém případě 1A), kterou ubalancuje 
>> BMS. Tím do toho nabitého článku už nepoteče nic a nabíjejí se jen 
>> ostatní. Pokud je bojler nahřátý na maximální teplotu, tento 
>> mechanismus se vypne (jednak logikou a navíc tam bude 100A DC stykač 
>> v sérii s tělesem, který rozepne kapalinový termostat jako havarijní 
>> prvek). Tím dojde k tomu, že BMS odpojí baterii. Napětí na panelech 
>> stoupne na cca 92V. Je to vidět na Atyp - 3 tepelná čerpadla, bazén, 
>> chlazení (ekovy.eu) 
>> <http://www.ekovy.eu/ctirj/index.html?urljednotka=demo7&ovladani=2> 
>> 12.4.2024 14:52 až 18:32. Střídačům to nevadí a panely ztratí výkon, 
>> protože se odlehčí. Pokud zatížení odběrem střídačů stoupne a napětí 
>> poklesne pod napětí baterie, BMS otevře spínací prvek a co nedají 
>> panely jde z baterie. Tento stav je vidět třeba v 12.4.2024 17:28:37. 
>> Napětí pokleslo na 81.7V a níž to nepustila baterie. No a při vybití 
>> baterie ji BMS opět odpojí a napětí poklesne natolik, že střídače 
>> vypnou. Tento stav je vidět 14.4.2024 04:23:51. Jak se začne 
>> rozednívat v 05:23, začne napětí na panelech stoupat a nabíjet 
>> vstupní kondenzátory ve střídačích. Zde nastal zajímavý stav: V 
>> 05:52:17 balancer přesunul do nejslabšího článku z ostatních tolik 
>> energie, že ochrana na podpětí přestala být aktivní a napětí na 
>> výstupu baterie naskočilo na 75V. Zřejmě byla ještě skoro tma, 
>> protože teprve v 6:03:39 jeden střídač zapnul, ale výkon panelů byl 
>> tak malinký, že sotva utáhl režii střídače a proto napětí začalo 
>> klesat až k 72.6V, jenže BMS mezi tím články natolik vyrovnal, že 
>> nedošlo k vypnutí.
>>
>> To řešení komunikace s MQTT asi bude možné, nemám s tím žádné zkušenosti.
>>
>> Ještě k BMS a mým pokusům jej udělat: Došel jsem k závěru, že správně 
>> BMS umí předvídat, který článek se nabije nebo vybije jako první a 
>> dělá proto během činnosti kroky, aby se tento stav oddál. To moje BMS 
>> neumí. Ale druhý úkol je snižovat vnitřní odpor baterie, především v 
>> mezních stavech minimálního a maximálního napětí. No a jak to může 
>> udělat? No jedině tak, že "něco" se připojuje PARALELNĚ k článkům a 
>> ne do série. To něco může být asi jen cívka v sérii s mosfetem, který 
>> je ovládán logikou BMS. Tedy vlastně trnsformátor s tolika vinutími, 
>> kolik je článků. Při podvybití sepnou mosfety všech (nebo jen 
>> některých) článků, které ještě mají dost sil, vytvoří se magnetické 
>> pole v jádře a pak se přelije energi do nejslabšího. No a na horním 
>> konci nabíjení se vybíjí jen ten jeden, co má maximální napětí do 
>> cívky a energie se předá do ostatních. U mě to ztroskotalo na přesném 
>> měření napětí na článcích, které opravdu musí být přesné a stabilní 
>> (rozlišení 1mV) a také na nedostatku času, když jsem zjistil, že 
>> JK-BMS v podstatě vyhovuje.
>>
>> Martin Záruba
>> Dne 14.4.2024 v 15:15 Petr Labaj napsal(a):
>>> Já jsem si představoval distribuovanou BMS, něco ve smyslu jako je 
>>> to tady:
>>> https://shop.gwl.eu/index.php?force_sid=muni4lfgqquv3ojrd26vbel1rp&cl=details_disc&anid=7512
>>> Nemají tam bohužel nějaký přehledný obrázek. Funguje to tak, že na 
>>> každém článku je tento modul, který měří a balancuje tento konkrétní 
>>> článek.
>>> Navzájem jsou spojené přes optronem oddělenou jednosměrnou sběrnici.
>>> Na začátku a konci té sběrnice jsou silové prvky a datové připojení 
>>> k měniči/nabíječi.
>>>
>>> Něco podobného dělá i firma Batrium.
>>> Mají to obě postavené s ATtiny, já bych to chtěl postavit s něčím 
>>> trochu víc současným, konkrétně se STM32C nebo STM32G.
>>>
>>> A protože jsem strašpytel, tak přes to ještě překrýt druhou 
>>> (tentokrát už levnou komerční) BMS, které ale bude mít nezapojené 
>>> silové části.
>>> Ty silové části na jednotlivých BMS by společně budily výstup, který 
>>> by zatáhl za Total Stop.
>>> Prostě jako systém poslední záchrany, kdyby zklamala moje 
>>> distribuovaná BMS, tak kterákoli z těch dodatečných by dokázala 
>>> odstavit panely (v případě nebezpečí přebití) nebo měnič (v případě 
>>> nebezpečí podvybití).
>>>
>>> K tomu Vašemu řešení: Vy asi nepotřebujete komunikaci s měničem pro 
>>> řízení nabíjení, že? Protože máte nabíjení udělané jinak, přímým 
>>> připojením k panelům.
>>> Já bych to ale chtěl a potřeboval připojit dálkově k měniči, aby 
>>> řídil nabíjení.
>>>
>>> Mně se líbil nápad protáhnout komunikaci přes MQTT server. Baterky 
>>> by reportovaly svůj stav na ten MQTT server, nabíječka (nebo u mě 
>>> měnič kombinovaný s nabíječkou) by si bral data z něho.
>>>
>>> PL
>>>
>>> *****************
>>>
>>> Dne 14.4.2024 v 13:27 Martin Záruba napsal(a):
>>>>
>>>> Pokud jde o nové články, souhlasím s rozhodnutím počkat. To by se 
>>>> týkalo i eventuelního elektromobilu, když je v létě proud z FVE 
>>>> zadarmo.
>>>>
>>>> Já se taky snažil udělat BMS, protože mi jich prošlo rukama několik 
>>>> a všechny stály za .... Poslední JKBMS se mi zdá docela slušná, umí 
>>>> až 24 článků, takže kdybyste použil 3 s tím, že dva články se vždy 
>>>> překrývají, je to těch 3x22. Sice to nebude balancovat přes celou 
>>>> baterii, ale ono to asi nebude zase až tak kritické.
>>>>
>>>> U té JKBMS byl zásadní problém s komunikací. Ona má UART (nelogicky 
>>>> označený RS485), Použil jsem proto izolační převodník, který mi to 
>>>> současně převádí z 3,3V na 5V logiku. Výrobce samozřejmě neuvádí 
>>>> popis komunikace, naivně jsem si myslel, že je to modbus-rtu, ale 
>>>> není. Nakonec jsem našel hrůzně napsaný program ale s popisem 
>>>> komunikace, který funguje. Většinu nesmyslů jsem z něj odstranil a 
>>>> předělávám ho do rozumné podoby. Zatím data odesílá na virtuální 
>>>> sériový port USB, ale chci udělat komunikaci přes ethernet. 
>>>> Připojoval by se k našemu serveru, takže by si server myslel, že je 
>>>> to řídící jednotka tepelného čerpadla. Pokud byste chtěl, udělám 
>>>> Vám zdarma přístup. Samozřejmě šlo by i udělat jednoduchý webový 
>>>> server, ale myslím,že to není rozumné, protože buď to bude chodit 
>>>> jen v lokální síti a nebo budete potřebovat veřejnou IP, ať už pro 
>>>> přímý přístup nebo pro WireGuard. Takto se jen připojíte k IP 
>>>> našeho serveru odkuďkoli a data si také můžete prohlížet odkuďkoli 
>>>> a na čemkoli, co má webový prohlížeč.
>>>>
>>>> Martin Záruba
>>>> Dne 14.4.2024 v 12:45 Petr Labaj napsal(a):
>>>>> Výrobci uvádějí vnitřní odpor jako jeden ze základních parametrů v 
>>>>> datasheetu.
>>>>> Třeba 105Ah LFP články EVE (které si zrovna asi plánuju koupit) 
>>>>> uvádí <0.5mR.
>>>>> A píšou to dokonce pro dynamický odběr, jako AC Impedance 
>>>>> resistance (1KHz).
>>>>> Takže ta Vaše hodnota asi celkem sedí.
>>>>>
>>>>> Odbočka bokem: plánuju si postavit vysokonapěťovou baterku, něco 
>>>>> kolem 200V.
>>>>> Takže buď 64s (4 moduly po 16 článcích) nebo 72s (3 moduly po 22 
>>>>> článcích).
>>>>> Kdyby tu byl někdo, kdo by se chtěl případně přidat (fyzicky či 
>>>>> intelektuálně),
>>>>> tak je vítán.
>>>>> Chci vyrobit distribuovanou BMS vlastní konstrukce s malým STM32 
>>>>> na každém
>>>>> článku se společným řízením a silovým odpínáním.
>>>>>
>>>>> Trochu duševní problém mám s tím, že ceny baterek jdou dost dolů. 
>>>>> Navíc
>>>>> výrobci (teď nově CATL) oznamují různé celkem průlomové výrobky, které
>>>>> snad jdou už skutečně do výroby. Tak mě to odrazuje od nějakého 
>>>>> většího
>>>>> nákupu (třeba 305Ah články místo 105Ah), který by by šel jinak 
>>>>> cenově líp.
>>>>>
>>>>> PL
>>>>>
>>>>> ******************
>>>>>
>>>>> Dne 14.4.2024 v 8:12 Martin Záruba napsal(a):
>>>>>>
>>>>>> Zkusil jsem do programu pro čtení z BMS udělat výpočet vnitřního 
>>>>>> odporu podle dU/dI. Samozřejmě při obvyklých proudech FVE, což u 
>>>>>> mě u článku LiFePo 205Ah je cca -70A až +60A. Všechny (24 kusů) 
>>>>>> články vykazují téměř stejný  vnitřní odpor 0.45mO.
>>>>>>
>>>>>> Odpovídá to hodnotám, které jste naměřil Vy?
>>>>>>
>>>>>> Má na velikost vnitřního odporu vliv odebíraný/dodávaný proud?
>>>>>>
>>>>>> Zjistil jsem že docela významné bylo počlivé odmaštění 
>>>>>> propojovacích pásků i svorek článků před sestavením. Jsou i jiné 
>>>>>> kroky, které je rozumné udělat?
>>>>>>
>>>>>> Martin Záruba
>>>>>>
>
>
> _______________________________________________
> HW-list mailing list  -  sponsored bywww.HW.cz
> Hw-list na list.hw.cz
> http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list
------------- další část ---------------
HTML příloha byla odstraněna...
URL: <http://list.hw.cz/pipermail/hw-list/attachments/20240415/8f2279ff/attachment.htm>