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Auto elettrica: equalizzatore di carica e BMS

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Moderatori: Foto Utentem_dalpra, Foto Utente6367

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[1] Auto elettrica: equalizzatore di carica e BMS

Messaggioda Foto Utenterichiurci » 6 apr 2013, 1:16

Ed ecco a voi, a pochi giorni dall'iscrizione, il mio primo schema realizzato con FidoCADJ!

Si tratta di un circuito per gestire le celle al Litio che mi accingo a comprare per la mia Seicento elettrica!

In carica, se la tensione sale sopra i 3,8V devia fino a circa 1A sulle resistenze Rc e potrebbe anche comandare una abbassamento della corrente di carica

In scarica, se la tensione scende sotto i 2,8V accende un allarme e/o gestisce l'inverter motore.

Sono circuiti che si trovano anche in vendita a pochi euro, ma io devo gestire ben 72 celle, e non c'è molta roba che abbia anche fotoaccoppiatori per interfacciarsi in sicurezza con altri circuiti.

Per ora inserisco solo lo schema, è volutamente molto semplice e forse mi troverete difetti inaccettabili...per esempio usare comparatori senza neanche isteresi...



Che ne dite?
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[2] Re: Auto elettrica: equalizzatore di carica e BMS

Messaggioda Foto Utenterichiurci » 4 mag 2013, 15:14

Versione con qualche correzione per 2 celle:


e questo è il layout di una PCS che gestirà 18 celle al litio:
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[3] Re: Auto elettrica: equalizzatore di carica e BMS

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 4 mag 2013, 15:52

Non conosco tutti i componenti dei circuiti che hai fatto (IRLM6344, l'operazionale non trovo la sigla, mi sembrava di averla vista...).

Un paio di osservazioni: da qualche parte serve una isteresi altrimenti quando spegni l'inverter per che' le batterie sono basse, la tensione risale dato che non hai piu` carico. E analogamente per la soglia della tensione elevata.

Le batterie al litio devono essere ricaricate bene, con l'algoritmo giusto, quello che implementi mi pare non adatto, sia perche' non so come e` regolata la corrente e come viene tenuta la tensione costante di fine carica.

Alcune resistenze in serie ai led sono troppo piccole: la tensione di accensione dei led non e` un valore fisso e preciso: bastando 0.2V di cambiamento e la corrente di led cambia di 10mA.

Hai considerato di usare degli amplificatori differenziali per andare a prendere la tensione di ogni cella? Oppure rele` reed.
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[4] Re: Auto elettrica: equalizzatore di carica e BMS

Messaggioda Foto Utenterichiurci » 4 mag 2013, 17:24

Riguardo ai componenti:

-IRLM è un fet preso in RS, l'ho scelto perché la tensione di plateau molto bassa garantisce una piena conduzione anche con i pochi volt (circa 3,6V) di una cella litio a fine carica.
-vero, l'integrato mi è scappato, è un LM239 o simile (quadruplo comparatore a basso consumo)

Riguardo i commenti, preciso prima che non ho parlato di caricabatterie ma quello presente sull'auto è già abbastanza evoluto, roba Siemens: carica a corrente costante fino a una certa tensione (dipendente da temp) e poi fase a tensione costante e infine una specie di trickle charge; valori di V e I modificabili dall'esterno con opportuni resistori (agendo sui vari sensori).

Riguardo l'isteresi hai ragione, ma ho voluto limitare al massimo numero di componenti per semplificare e ridurre la probabilità di errori e guasti.
Però C1 rallenta la risposta alle variazioni, e anche le batterie in generale non si muovono velocemente al variare del carico.
Nel frattempo ho fatto i primi test e sembra tutto ok, anche se il vero test devo farlo con le batterie.
Gli opto servono proprio a intervenire: quando un certo numero di celle sono alte potrebbero fermare o ridurre la I di carica.
Quando anche una sola cella è bassa viene bloccato l'inverter. Vero che la tensione risalirebbe, ma l'auto a quel punto sarebbe in 'anomalia' e bisognerebbe spegnere e riaccendere il quadro... non male, darebbe modo di fare un po' di strada a velocità molto ridotta e tornare a casa (senza danneggiare le celle), in attesa di altri circuiti che modifichino la limitazione di prestazioni dell'inverter per adattarla alle litio.

Riguardo le R, credo ti riferisci alle 22Ohm: sono dimensionate per stare ampiamente sotto le correnti max di LED e opto, considera che la tensione di cella applicata sarà praticamente costante intorno ai 3,6V..se dovesse salire oltre i 4V il problema non sarebbe il LED che fonde, ma la cella Litio...speriamo di no!
I primi test sull'auto serviranno proprio a sincronizzare comportamento di caricabatteria e del circuito!

Ciao, e grazie per i commenti (quello sui reed non l'ho capito...)
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[5] Re: Auto elettrica: equalizzatore di carica e BMS

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 4 mag 2013, 17:35

Trovato il MOS: IRLML6344, credo. Mancava una L nella sigla.

Progetto interessante, facci sapere i risultati quando avrai messo le batterie e montato il tutto sull'auto.
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[6] Re: Auto elettrica: equalizzatore di carica e BMS

Messaggioda Foto Utenterichiurci » 4 mag 2013, 17:59

Isidoro mi fai paura...trovi una L che avevo perso tempo fa!

Ok, non mancherò di aggiornarvi, a breve metterò anche lo schema di un tester per batterie da me già battezzato 'scaRICCAtore', e altre realizzazioni aiutate non poco dalla scoperta di FidocadJ.

Se troverò il tempo magari metterò anche qualche articolo su questa mia nuova fissa dell'auto elettrica!
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[7] Re: Auto elettrica: equalizzatore di carica e BMS

Messaggioda Foto UtenteFedericoSibona » 6 mag 2013, 7:25

Le batterie sono LiFePo4?

PS: penso tu sappia che dovrai riomologare il veicolo.
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[8] Re: Auto elettrica: equalizzatore di carica e BMS

Messaggioda Foto Utenterichiurci » 6 mag 2013, 9:20

Si esatto, forse più correttamente LeFeYPO4.

Sulla riomologazione non è proprio vero, o per lo meno il libretto non riporta il tipo di chimica, l'unica variazione è la diminuizione di peso e in teoria si potrebbe azzerare con delle zavorre, ma sarebbe un crimine!

La tensione del pacco, potenza coppia e tutto il resto restano invariati, tutti i componenti riportati (soprattutto il motore) idem.

Diciamo che è come se tutti quelli che applicano spoiler, barre a LED ecc riomologassero i veicoli. Cioè la legge (credo) richiederebbe riomologazione per QUALSIASI variazione apportata, ma solo alcune sono verificabili e hanno un impatto sulla sicurezza del veicolo (potenza, tipo motore, pneumatici, pesi ecc).

Anzi, la riduzione di peso in questo caso aumenta la sicurezza essendo la 600 elettra derivata dalla termica, che era ben più leggera. Comunque mi informerò, se sarà possibile in maniera ragionevole ovviamente farò riportare il peso ridotto sul libretto.
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[9] Re: Auto elettrica: equalizzatore di carica e BMS

Messaggioda Foto UtenteFedericoSibona » 6 mag 2013, 11:11

richiurci ha scritto:Diciamo che è come se tutti quelli che applicano spoiler, barre a LED ecc riomologassero i veicoli. Cioè la legge (credo) richiederebbe riomologazione per QUALSIASI variazione apportata, ma solo alcune sono verificabili e hanno un impatto sulla sicurezza del veicolo (potenza, tipo motore, pneumatici, pesi ecc).

Beh direi che le batterie, come gli impianti a gas, concernono parecchio la sicurezza. Ad esempio le Li-ioni avevano avuto qualche problemino di esplosione se maltrattate (sovraccarica, cortocircuiti). Le LiFePO4 sono più sicure, ma ciò non toglie che possano essere oggetto di omologazione (anzi credo che lo siano)
Comunque informati, anche perché dei dati di omologazione solo una minima parte è riportata sul libretto di circolazione.

Il peso dichiarato del veicolo serve più che altro per determinare la classe di carico degli pneumatici, quindi un alleggerimento, a patto che non sia ottenuto agendo su parti strutturali, non dovrebbe dare problemi. Ma ci sarebbero un paio di però nel funzionamento a carico minimo:
- una eventuale variazione della distribuzione dei pesi tra assale anteriore e posteriore comporta alterazioni, ad esempio, alla ripartizione di frenata.
- viene alterato il punto di funzionamento delle sospensioni che può andare fuori dal range previsto a progetto e messo a punto nelle prove e quindi potrebbe peggiorare il comportamento del veicolo su strada.
Ripeto: informati bene.
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[10] Re: Auto elettrica: equalizzatore di carica e BMS

Messaggioda Foto Utenterichiurci » 6 mag 2013, 13:31

ok grazie, siamo un po' OT però hai ragione.
In effetti c'è un mondo di appassionati che modifica (migliorando?) parti di veicoli elettrici approfittando della quasi totale 'invisibilità' di queste modifiche.

La maggior parte sono modifiche che non impattano pesantemente la sicurezza, anzi a volte la migliorano...a differenza per esempio di taroccamenti fatti sulle centraline di auto termiche per aumentarne i kW...

Questo circuito serve proprio a gestire in sicurezza la ricarica, sono io il primo a tenerci, visto che se dovessero andare a fuoco le batterie il primo box a bruciare sarebbe il mio...
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