Arduino LTC6804 BMS - قسمت 2: Balance Board: 5 Step

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

قسمت 1 اینجاست

سیستم مدیریت باتری (BMS) شامل عملکردی برای حس کردن پارامترهای مهم بسته باتری از جمله ولتاژ سلول ، جریان باتری ، دمای سلول و غیره می باشد. ، یا اقدامات مناسب دیگر می تواند انجام شود. در پروژه قبلی (https://www.instructables.com/id/Arduino-LTC6804-Battery-Management-System/) من در مورد طراحی BMS خود ، که بر اساس تراشه مانیتور باتری چند سلولی LTC6804 Technology Linear Technology و یک میکروکنترلر آردوینو است ، بحث کردم. به این پروژه با افزودن بالانس بسته باتری ، پروژه BMS را توسعه می دهد.

بسته های باتری از سلول های جداگانه در پیکربندی موازی و/یا سری ساخته می شوند. به عنوان مثال ، یک بسته 8p12s با استفاده از 12 مجموعه سری متصل از 8 سلول متصل به موازات ساخته می شود. در مجموع 96 سلول در بسته وجود دارد. برای بهترین عملکرد ، همه 96 سلول باید دارای خواص بسیار نزدیک باشند ، با این حال ، همیشه تفاوت هایی بین سلول ها وجود خواهد داشت. به عنوان مثال ، برخی از سلول ها ممکن است ظرفیت کمتری نسبت به سلول های دیگر داشته باشند. با بارگیری بسته ، سلولهای با ظرفیت کمتر قبل از بقیه بسته به حداکثر ولتاژ ایمن خود می رسند. BMS این ولتاژ بالا را تشخیص داده و شارژ بیشتر را قطع می کند. نتیجه این خواهد بود که وقتی BMS به دلیل ولتاژ بیشتر ضعیف ترین سلول ، شارژ را قطع می کند ، بسیاری از بسته ها کاملاً شارژ نمی شوند. یک پویایی مشابه می تواند در هنگام تخلیه رخ دهد ، هنگامی که سلولهای با ظرفیت بالاتر نمی توانند به طور کامل تخلیه شوند زیرا BMS هنگامی که ضعیف ترین باتری به حد ولتاژ پایین خود برسد ، بار را قطع می کند. بنابراین این بسته به اندازه ضعیف ترین باتری های آن خوب است ، مانند یک زنجیر که به اندازه ضعیف ترین حلقه آن قوی است.

یک راه حل برای این مشکل استفاده از تخته تعادل است. در حالی که راهکارهای زیادی برای ایجاد تعادل در بسته وجود دارد ، ساده ترین تابلوهای تعادل "منفعل" به گونه ای طراحی شده اند که زمانی که بسته به شارژ کامل خود نزدیک می شود ، مقداری از سلول های با ولتاژ بالا را از بین می برد. در حالی که مقداری انرژی هدر می رود ، بسته به طور کلی می تواند انرژی بیشتری را ذخیره کند. خونریزی با از بین بردن مقداری برق از طریق ترکیب مقاومت/سوئیچ کنترل شده توسط میکروکنترلر انجام می شود. این دستورالعمل یک سیستم متعادل کننده منفعل سازگار با arduino/LTC6804 BMS از یک پروژه قبلی را توصیف می کند.

تدارکات

شما می توانید PCB Balance Board را از PCBWays در اینجا سفارش دهید:

www.pcbway.com/project/shareproject/Balance_board_for_Arduino_BMS.html

مرحله 1: نظریه عملیات

صفحه 62 از برگه اطلاعات LTC6804 در مورد تعادل سلولی بحث می کند. دو گزینه وجود دارد: 1) استفاده از MOSFETS داخلی N برای خونریزی جریان از سلولهای بالا ، یا 2) استفاده از MOSFETS داخلی برای کنترل کلیدهای خارجی که جریان خونریزی را حمل می کنند. من از گزینه دوم استفاده می کنم زیرا می توانم جریان خون خود را طوری طراحی کنم که بتواند جریان بیشتری را نسبت به سوئیچ های داخلی کنترل کند.

MOSFETS داخلی از طریق پین S1-S12 در دسترس است در حالی که خود سلولها با استفاده از پین C0-C12 قابل دسترسی هستند. تصویر بالا یکی از 12 مدار خونریزی یکسان را نشان می دهد. هنگامی که Q1 روشن است ، جریان از C1 به زمین از طریق R5 جریان می یابد و بخشی از بار را در سلول 1 تخلیه می کند. من یک مقاومت 6 اهم ، 1 واتی را انتخاب کردم ، که باید بتواند چندین میلی آمپر جریان خونریزی را کنترل کند. یک LED اضافه شده است تا کاربر بتواند ببیند کدام سلول ها در هر زمان در حال تعادل هستند.

پین های S1-S12 توسط CFGR4 و 4 بیت اول گروه های ثبت CFGR5 کنترل می شوند (به صفحات 51 و 53 صفحه برگه LTC6804 مراجعه کنید). این گروه های ثبت شده در کد آردوینو (در زیر مورد بحث قرار گرفته اند) در تابع balance_cfg تنظیم شده اند.

مرحله 2: شماتیک

شماتیک مربوط به صفحه تراز BMS با استفاده از Eagle CAD طراحی شده است. نسبتاً ساده است. یک مدار خونریزی برای هر بخش سری باتری وجود دارد. سوئیچ ها توسط سیگنال های LTC6804 از طریق هدر JP2 کنترل می شوند. جریان خونریزی از بسته باتری از طریق هدر JP1 جریان می یابد. توجه داشته باشید که جریان خونریزی به قسمت بعدی باتری پایین تر می رود ، به عنوان مثال ، C9 به C8 و غیره می رود. نماد سپر Arduino Uno روی شماتیک طرح PCB شرح داده شده در مرحله 3 قرار می گیرد. تصویر با وضوح بالاتر ارائه می شود در فایل زیپ در زیر لیست قطعات آمده است (به دلایلی ویژگی بارگذاری فایل Instructables برای من کار نمی کند …)

توضیحات قطعات بسته دستگاه Qty Value

12 LEDCHIPLED_0805 CHIPLED_0805 LED1، LED2، LED3، LED4، LED5، LED6، LED7، LED8، LED9، LED10، LED11، LED12 LED 12 BSS308PEH6327XTSA1 MOSFET-P SOT23-R Q1، Q2، Q3، Q4، Q5 و Q6، Q7، Q8 ، Q9 ، Q10 ، Q11 ، Q12 P-Channel Mosfet 2 PINHD-1X13_BIG 1X13-BIG JP1 ، JP2 PIN HEADER 12 16 R-US_R2512 R2512 R5، R7، R9، R11، R13، R15، R17، R19، R21، R23، R25، R27 RESISTOR، نماد آمریکایی 12 1K R-US_R0805 R0805 R4، R6، R8، R10، R12، R14، R16، R18، R20، R22، R24، R26 RESISTOR ، نماد آمریکایی 12 200 R-US_R0805 R0805 R1 ، R2 ، R3 ، R28 ، R29 ، R30 ، R31 ، R32 ، R33 ، R34 ، R35 ، R36 RESISTOR ، نماد آمریکایی

مرحله 3: طرح PCB

طرح بندی بیشتر با طراحی سیستم BMS اصلی تعیین می شود که در یک دستورالعمل جداگانه (https://www.instructables.com/id/Arduino-LTC6804-Battery-Management-System/) بحث شده است. سرصفحه های JP1 و JP2 باید با سرصفحه های مشابه در BMS مطابقت داشته باشند. Mosfets ، مقاومت در برابر خونریزی و LED ها به صورت منطقی در سپر Arduino Uno مرتب شده اند. فایل های Gerber با استفاده از Eagle CAD ایجاد شده و PCB ها برای ساخت به مدارات Sierra ارسال شده اند.

فایل پیوست "Gerbers Balance Board.zip.txt" در واقع یک فایل فشرده حاوی Gerbers است. فقط می توانید.txt نام فایل را حذف کرده و سپس آن را مانند یک فایل زیپ معمولی از حالت فشرده خارج کنید.

اگر مایل به دریافت PCB هستید به من پیام دهید ، شاید هنوز مقداری برایم باقی مانده باشد.

مرحله 4: مونتاژ PCB

PCB های ترازو با دست با استفاده از ایستگاه لحیم کاری کنترل شده توسط Weller WESD51 با نوک پیچ گوشتی سری ETB ET 0.093 و لحیم 0.3 میلی متر لحیم شدند. اگرچه ممکن است نکات کوچکتر برای کارهای پیچیده بهتر به نظر برسند ، اما گرما را حفظ نمی کنند و در واقع کار را دشوارتر می کنند. قبل از لحیم کاری تکه های PCB را برای تمیز کردن از قلم شار استفاده کنید. لحیم کاری 0.3 میلی متری برای لحیم کاری دستی قطعات SMD به خوبی کار می کند. مقداری لحیم کاری را روی یک پد قرار دهید و سپس قسمت را با یک موچین یا چاقوی x-acto قرار دهید و آن را بچسبانید. پد باقی مانده را می توان بدون حرکت قطعه لحیم کرد. اطمینان حاصل کنید که قسمت یا پد های PCB را بیش از حد گرم نکنید. از آنجا که اکثر اجزاء بر اساس استانداردهای SMD نسبتاً بزرگ هستند ، مونتاژ PCB نسبتاً آسان است.

مرحله 5: کد

کد کامل آردوینو در دستورالعمل قبلی پیوند داده شده در بالا ارائه شده است. در اینجا توجه شما را به بخشی که تعادل سلولی را کنترل می کند جلب می کنم. همانطور که در بالا ذکر شد ، S1-S12 توسط CFGR4 و 4 بیت اول گروه های ثبت CFGR5 در LTC6804 کنترل می شوند (به صفحات 51 و 53 صفحه برگه LTC6804 مراجعه کنید). عملکرد حلقه کد آردوینو بالاترین ولتاژ بخش باتری را تشخیص می دهد و شماره آن را در متغیر cellMax_i قرار می دهد. اگر ولتاژ cellMax_i بیشتر از CELL_BALANCE_THRESHOLD_V باشد ، کد تابع balance_cfg () را فراخوانی می کند و عدد بخش بالا یعنی cellMax_i را ارسال می کند. تابع balance_cfg مقادیر ثبات مناسب LTC6804 را تنظیم می کند. یک تماس با LTC6804_wrcfg سپس این مقادیر را در IC می نویسد و پین S مربوط به cellMax_i را روشن می کند.