Smart BMS

[leitao_da_bairrada]

Site de documentação do projecto: http://smartebike.casainho.com/

[sergiomms]

Já percebi que o que pretendes com este tópico é fazer um bms para a bike, certo?

Sou apenas um curioso mas.... assim de repente já vi algo que não me parece coerente, ou seja, na imagem que apresentas no site estão definidas 13 baterias em serie para o LT6802, mas este diz que suporta apenas 12.
Vais dividir as baterias por 2 ICs?

[leitao_da_bairrada]

Já percebi que o que pretendes com este tópico é fazer um bms para a bike, certo?

Sou apenas um curioso mas.... assim de repente já vi algo que não me parece coerente, ou seja, na imagem que apresentas no site estão definidas 13 baterias em serie para o LT6802, mas este diz que suporta apenas 12.
Vais dividir as baterias por 2 ICs?

Tens razão, vão ser dois LT6802. A bicicleta e baterias são estas:


Os LT6802 já estão aqui colocados:

[Fidel]

Mas entao em que situaçao se encontra este projecto? Ja esta acabado? ja saiu da fase de testes? Ja foi testado? como correu o teste?

[leitao_da_bairrada]

Mas entao em que situaçao se encontra este projecto? Ja esta acabado? ja saiu da fase de testes? Ja foi testado? como correu o teste?

Não tenho tempo e faltam-me alguns recursos para executar este projecto, contudo, necessito de um BMS para essa bicicleta da foto. Comprei 2 BMS da BMSBattery que supostamente seriam a solução para a minha necessidade - não funcionaram, não há documentação/instruções por parte do vendedor. Não tenho outra hipótese se não fazer o meu BMS e gostaria de o ter pronto para daqui a 4 ou 6 meses (Março ou Maio 2014) que será a melhor altura do ano para começar a andar de bicicleta e que estou a prever passar a necessitar de usar esta bicicleta eléctrica para ir para o trabalho.

Porque o meu tempo é muito limitado, vou executar o projecto aos bocadinhos. Começo pelo planeamento e documentação, aproveito para partilhar a documentação.

[leitao_da_bairrada]

Gostava que o BMS tivesse dois switches, um para o carregador e impedir a carga quando alguma das células tem mais do que 4.2V e outro para a saída da bateria e impedir a descarga quando alguma das células atinge os 3.0V.

Alguém me pode indicar switches? gostava de começar com uns simples, visto que para já será um BMS DIY.

[RJSC]

Queres mesmo um switch de estado sólido à saída da bateria para descarga?

O mais em consta é um para o carregador, porque as correntes são baixas e para a saída, um transístor para cortar a alimentação do punho acelerador, desligando assim o controlador.

Para o lado do carregador podes usar um MOSFET IRFZ44 do lado da massa. Com o típico carregador de 5 ou 10A mesmo sem dissipador não aquece.

[leitao_da_bairrada]

Queres mesmo um switch de estado sólido à saída da bateria para descarga?

O mais em consta é um para o carregador, porque as correntes são baixas e para a saída, um transístor para cortar a alimentação do punho acelerador, desligando assim o controlador.

Para o lado do carregador podes usar um MOSFET IRFZ44 do lado da massa. Com o típico carregador de 5 ou 10A mesmo sem dissipador não aquece.

Gostava de evitar ligações ao exterior por parte da bateria, para o acelerador.

Ok, MOSFET IRFZ44 do lado da massa para o carregador - o meu carregador é de 3A.
Se este MOSFET não aquece com 5 ou 10A, seria boa opção usar 4 destes MOSFETS à saída da bateria para descarga? - o meu motor não deve consumir mais de 750W.

[RJSC]

750W, e qual é a tensão do sistema? O que conta para o aquecimento dos mosfets neste caso é a corrente.

[leitao_da_bairrada]

750W, e qual é a tensão do sistema? O que conta para o aquecimento dos mosfets neste caso é a corrente.

Bateria de ~48V, controlador de 48V, motor de 350W e 36V. Mais detalhes aqui.
O controlador, o KU123, tem dois shunts internamente para medir a corrente máxima, cortei um deles, acredito que não puxe mais do que 15A.

[RJSC]

Um IRFZ44 tem 18 mΩ de resistência no máximo, com 3A do carregador dissipará 0.16W em calor, o que sem dissipador corresponderá a um aumento de temperatura de 10ºC relativamente ao ambiente.

Com os 15A à saída, com 4 transístores em paralelo, cada um dissipará 0.26W em calor aquecerá 16ºC acima da temperatura ambiente.
Com um pequeno dissipador como o seguinte, já podes usar só um transístor na saída:


Isto vale com tensões de pelo menos 10V na Gate. Não sei se tens 10V ~ 12V disponíveis no circuito para fazer o controlo do transístor ou se necessitas de outro que funcione bem com 3.3V.

[leitao_da_bairrada]

Usei anteriormente o PSMN6R5 comprado na Farnel e tem 7 mohms - tenho alguns em stock, poderei usar estes.

Tenho muita pena de ter perdido a documentação/site do controlador de motor, onde usava esses mosfest. Aqui os últimos vídeos registados:

Link

Link

[RJSC]

Se tens esses ainda melhor.
Só sugeri os IRFZ44 porque são os com RDSon mais baixo que se encontram em stock nas lojas de Aveiro e por 1€ e qualquer coisa.

Então tinhas todos os ficheiros on-line e nenhuma cópia local nos teus computadores?

[leitao_da_bairrada]

Se tens esses ainda melhor.
Só sugeri os IRFZ44 porque são os com RDSon mais baixo que se encontram em stock nas lojas de Aveiro e por 1€ e qualquer coisa.

É uma boa dica

Os MOSFETS preocupam-me pois caso se avariem e fiquem em curto (o que me parece ser o mais habitual) o BMS não protege as células e não quero que a minha casa arda.
Estou a pensar em:
- para a carga, usar dois MOSFETs em série e medir a tensão no meio deles, caso um deles fique em curto, o valor medido será diferente de zero.
- para a descarga, medir a tensão após o MOSFET, caso esteja em curto, a tensão medida será diferente de zero.

Imagino usar o GND do microcontrolador no GND da bateria pelo que não deve ser difícil medir estas tensões.

O Jorge Rocha explicou-me que as células aguentam normalmente correntes elevadas e as correntes problemáticas levam a tensão das células a baixar a baixo do valor de segurança. Parece-me que o fusível que previa para protecção de corrente máxima de descarga poderá não ser necessário.

Então tinhas todos os ficheiros on-line e nenhuma cópia local nos teus computadores?

Sim. Devido à minha limitação de tempo, descurei os backups

[RJSC]

Bem, com componentes de estado sólido esse risco do modo de falha em curto-circuito existe sempre.

Há duas soluções:

1 - Relé (mecânico): Se não soldar os contactos durante um curto circuito, desatraca e fica o circuito em aberto.

2 - Proteção "Crowbar" (Curto-Circuitar a saída): colocar à frente do MOSFET um fusível e um tirístor à frente do fusível que curto-circuite a saída à massa e obrigue o fusível a fundir e abrir o circuito permanentemente, em caso de deteção de falha do MOSFET. Tem as desvantagem de exigir um pico de corrente às baterias.


Na imagem está o circuito de proteção "crowbar" para sobretensão. Quando o LM341 conduzir (tensão determinada por R1 e R2) o Triac curto-cicuita a saída obrigando o fusível a fundir abrindo o circuito. No caso do BMS será ativado se for detetada falha do mosfet.
Para o lado do carregador, como a saída é limitada em corrente, não vai conseguir fundir o fusível, mas provavelmente o carregador até se desliga-se com um curto-circuito à saída.
Se não resultar À sempre a hipótese de colocar um fusível do lado dos 230V e um triac com opto isolador, nesse caso o BMS consegue dar ordem de destruição do fusível do lado dos 230V.

[leitao_da_bairrada]

Ok, mas estou para já decidido a usar os MOSFETs. Segue o diagrama actualizado e foto da DC-DC que irei usar, transforma a tensão das primeiras 7 células (~25.9V) em 12V. Os 12V servirão para alimentar o circuito do microcontrolador e os MOSFETs.

[RJSC]

Não é boa ideia alimentar o DC-DC com parte do pack. Vai desequilibrá-lo.
Agora para testes, tudo bem, mas não é boa ideia mantê-lo.

Existe a versão High-Voltage desse integrado que suporta até 60V, que permite ligar o pack inteiro.

[Jorge Rocha]

Não é boa ideia alimentar o DC-DC com parte do pack. Vai desequilibrá-lo.
Agora para testes, tudo bem, mas não é boa ideia mantê-lo.

Existe a versão High-Voltage desse integrado que suporta até 60V, que permite ligar o pack inteiro.

Tenho cá desses de 60V e deve aguentar até uns poucos de volts a mais... pelo menos um de 40V só queimou quando a tensão ultrapassou dos 54V.
Podes passar por cá e pegar um ou dois, conforme queiras!

[leitao_da_bairrada]

Não é boa ideia alimentar o DC-DC com parte do pack. Vai desequilibrá-lo.
Existe a versão High-Voltage desse integrado que suporta até 60V, que permite ligar o pack inteiro.

Certo! Já não me lembrava da existência desses High-Voltage.

Depois ainda preciso de pensar a melhor maneira de ter o BMS o mais desligado possível e só estar ligado durante a carga ou descarga. Sendo que já sei que o LTC6802 não poderá ser desligado, contudo, ele entra em modo sleep/poupança de energia quando não há comunicação com ele por parte do microcontrolador.
Vejo a DC-DC, o microcontrolador, o módulo de Bluetooth e os MOSFETs a estarem desligados durante a não utilização do BMS.

Podes passar por cá e pegar um ou dois, conforme queiras!

Fixe

[leitao_da_bairrada]

Parece-me que resolvi mais uma peça do puzzle - ainda não sabia como iria simular o pack que está instalado na bicicleta. Decidi comprar 13 baterias Li-ion de tamanho AA (cada uma tem sua PCB para sua protecção) e suportes para elas, assim vou ter um pack exactamente com as mesmas tensões que o instalado na bicicleta mas com apenas 900mAh.

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