LiFePO4 аккумуляторы (размышления на тему) - 4

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

75мВ - 7,5% от диапазона. Самое то для точного измерения SOC.
А 0 я указал потому, что всерьез не воспринимаю эту игрушку.
На просто ESP8266 с её АЦП ничего сделать невозможно.
Вы реально что-то пробовали на этом делать?

 

Ну разумеется:


Например такое. Это как раз с шунта на 50А.

Или такое:



Это с делителя напряжения.

Вполне наглядно и достаточно, ИМХО.
Прямо сейчас оно у меня контролирует уровни заряда батарей, по напряжению, ага.
Где четко видно что в каком состоянии, и как оно изменяется при заряде-разряде.

 

слишком не точно получится

 

гальваническая развязка есть - шунт можно поставить как по плюсу так и по минусу

 

Вы это серьезно? Достаточно для отслеживания SOC.
1000/1024=0,98мВ вес младшего разряда.
0,98/75*100=1,3%. Это только вес младшего разряда, т. е. в самом идеальном случае, если вся аналоговая часть не имеет никакой погрешности и АЦП не имеет погрешности, имеем 0,65%.
Но все имеет погрешность.
Кроме того, я сейчас посмотрел на реальный экземпляр - наблюдаю "плавание" на 13 единиц, а это уже 12,74мВ.
Это годится в качестве унылого показометра, но никак не в качестве измерительного прибора.
И, чисто из любопытства. Я подсказал хороший вариант, почему отмахнулись?

 

Вы же видите реальные данные замеров.
Разумеется, единичные штучные замеры дают отклонения - но кто же будет считать единичные замеры?
Каждое измерение - неоднократное, усредненное, что статистически дает вполне достоверную картину.
Нормальное распределение по Гауссу, если что - как ни считай, хоть среднее арифметическое, хоть медиану.
Процессору все равно нечем заняться - пусть считает.



Когда ток действительно стабилен - на графиках получается ровная линия, как оно и должно быть. Это графики реального заряда, там токи нестабилизированы.

Для токов порядка 50А достаточно точности +/- 1А. Реально - даже выше, т. к. результат будет нецелым.
Не следует уподобляться персонажу "я просил 100 капель, а тут 102!"

Для напряжений тем более - там как правило весь диапазон задейстован. Проверялось на нормальном элементе - там вообще расхождения +/- 0.001В по результату, без усреднения.
ИМХО более чем достаточно.

Это мягко говоря ДОХРЕНА. Проверьте стабилизацию по питанию, или наводки. Должно быть +/- 1, ну 2 иногда может проскочить. Осциллографом посмотрите питание, например.
Плавание 13 единиц - это очень много. Так быть не должно.

Хороший, но сложный. Это надо сначала купить, потом приколхозить по месту. Когда понадобится измерить точно - будет полезно, но как правило настолько точно не требуется.
Люди вон токовыми клещами измеряют, где погрешности еще больше - и нормально.

 

Согласен

это основное условие правильного расчета SOC

Именно поэтому я и заморочился так. 90% времени у меня буфер с зарядом "хранения" лифера

Именно такое ТЗ перед собой и поставил. т. е не я скачу вокруг батареи, а она работает сама в разных условиях использования и возможности максимальной настройки системы с моей стороны

Судя по нагугленному правильнее всего сделать 20ч тест всей сборки с прицепленным селлогом, чтобы видеть кто и куда бежит в одинаковых условиях. Чем нагрузить на 12В пока не знаю. Скорее всего придется демонтировать инвертор и на него сажать обогреватель или типа того. Но тут точности по нагрузке тоже особо не поймаешь. Думаю пока
Сейчас батареи стоят параллельно уже почти 2 недели и напряжение стабилизировалось на 3,32В. Дальше не падает

Поэтому и смотрю в сторону Виктрона, так как только он и позволяет как-то поучавствовать в расчете SOC со стороны пользователя
50% SOC держать, потому что это одновременно режим хранения, оптимальный для лифера, и буфер на всякий случай.
Если в мороз отключают электричество, то от батареи работает сигналка и вся слаботочка. Также автоматически через реле сигналки запускается дизельный воздушный отопитель, возможно на второй выход повешу запуск жидкостного. Потребеление их небольшое и нужно, в зависимости от ситуации, несколько часов для восстановления электричества или чтобы я приехал. С 2010 года было около 15 таких ситуаций, в мороз около 4. Я не сливаю воду, электричество бесплатное на работе, почему бы не пользоваться.
Но рассматриваю вариант, что с работы турнут и придется ставить прицеп на даче, а это минимум 5 часов по пробкам+сорваться. А если ночь? Поэтому рассчитываю, что в АВАРИЙНОМ режиме система должна продержаться 12часов до вмешательства человека. Один котел на максимуме жрет около 5А. При отключении сети в самом плохом раскладе потребление около 10А будет от батарей, то есть на заданное время мне 120-150Ач надо. 50% SOC от 700Ач сборки (может она уже и не 700) должно хватитить, так?

Готов погодить, пока моя кислота работает. Но боюсь, что 1-2 годами тут не отделаюсь. А лиферы и так 11 года, как бы не протухли

Этот расчет на "боевой" режим, а не хранения, как выше описал. И мне нужно управлять этими настройками. Судя по всему, кроме виктрона я пока ничего для этого не приколхожу
Но склоняюсь все-таки купить 712, чтобы был синезуб и я визуально видел, что включено и все параметры на 1 странице, а не шариться каждый раз по многоступенчатому меню монитора. Если поставил и забыл, это одно. А когда надо менять - тут смартфон удобнее.
Я, кстати, ошибся. У меня предыдущая версия виктрона BMV 600. Все один в один, но другой протокол обмена и отдельный синезубый девайс от виктрона к нему не приткнешь. Отчасти поэтому и смотрю на все в одном - 712. Плюс реле у него бистабильное встроено, это + для автонома.

Круга нет. Нужно понять логику, от которой плясать.
Потому что есть 2 варианта - BMS рулит зарядом, как предлагают многие. Но, на мой взгляд, более правильно каждому свое. БМС следит за батареями, зарядки рулятся, допустим, виктроном, слабо и сильноточные нагрузки сидят на своих контроллерах. Да, это сложнее и дороже, больше реле надо ставить, но многократно увеличивает отказоустойчивость и защиту системы, чем все рулить одной платой.
Я прав?

Вроде с регулируемыми диапазонами SOC и одного должно хватить. Выше логику же расписал. больше реле конечно лучше, еще бы по каждому параметру свое, но тут бери что дают ...

 

Как раз на таком принципе https://www.chargery.com/BMS8T.asp построены, про которые я расписывал в соседней теме
The BMS8T uses advanced ADC measurement technology, high accuracy, high voltage and high current detection circuit. The maximum voltage measurements tolerance is within 5mV at up to 8S LiPo battery

Никакими настройками со стороны юзера там не пахнет я так понял

Так я про это и спрашивал. Цепляю селлог, роняю или заряжаю сборку и сравниваю падение/рост напряжения на банках с SOC виктрона. Вариант?

А для 500А? Виктрон заявляет +-0,1А для токов 10-500А, а для меньших аж 0,01А

Катастрофа с Виктроном, судя по прочитанному у буржуев, в следующем.

03. Конечный ток
Как только ток заряда снизился ниже установленного значения следового тока (выражается в процентах от емкости батареи), батарея считается полностью заряженной.
Примечание:
Некоторые зарядные устройства прекращают зарядку, когда ток заряда падает ниже установленного порога. Конечный ток заряда должен быть выше этого порога.
Умолчание 4% Диапазон 0,5 – 10% Шаг 0,1%

04. Время обнаружения полного заряда Время в зарядных параметрах (Напряжение заряда и Следовой ток), должно быть достигнуто, чтобы батарея считалась полностью заряженной.
Умолчание 3 минуты Диапазон 1 – 50 минут Шаг 1 минута

Вот в этих настройках собака и порылась... Буржуи пишут, что допустим светит утреннее солнце. СП дает установленное напряжение, тока почти нет. Батарея стоит на 75%SOC, а потом хоп. и 100%

Мизерный ток шел, напряжение не ниже, 3 минуты прошло. Вот так он и посчитал

 

У меня задача стояла максимально точно посчитать сколько слилось в нагрузку. Скаканул ток с 0 до 100А на 5 секунд, а потом опять в 0 и опять на 50А - тут никакая апроксимация не поможет. Вычисления должны быть точные. И операционники стоят дорогие с нулевым дрейфом и на шунте 20А видим 10 мА (правда на дисплее ток отображается с разрешением 100 мА). Подавая сигнал с шунта просто на проц такого не получишь.
Но если нагрузка более-менее постоянна, то ваш вариант конечно прокатит.

 

Так, вдруг кому интересно почитать...
нашел интересный вариант монитора http://www.smartgauge.co.uk/smartgauge.html. SOC считает на основе математических моделей батарей, измеряет внутреннее сопротивление и т. д. около 480 параметров измерения, 1000 раз в секунду. Тема закрытая, принципы не выдаются, используется, например, в танках M1 Abrams и M3 Bradley. Самообучается и со временем точность становится только выше
Судя по отзывам точность переплюнет любые с шунтами, где многое зависит от настроек пользователя. Изготавливался изначально для вояк, имеет 2 релейных выхода
Но не подходит для лифера. Хотя вот тут https://marinehowto.com/smartgauge-battery-monitoring-unit/ вроде пишет, что точность дает с лифером. Там и 600 виктрон описан
Изначально был Gibbo, потом перекуплен и продавался под маркой balmar, merlin,...

the designer Chris Gibson:

"Obviously I am not prepared to disclose how SmartGauge works. Anyone who asks me to do so is simply being totally unreasonable.
But to say that only voltage can be measured via 2 wires is *completely* incorrect...

Pull a brief current pulse from the battery and measure the voltage drop, this will give an indication of internal resistance.

Present an AC voltage across the battery and measure the phase angle and amplitude of the resultant current. This will show the AC impedance of the battery.

Do the same thing with a wide variety of frequencies and analyse the results. This is know as AC impedance spectrography."

See also this post by 'Toaster' where he shows the SOC can be calculated without measuring current:

"Let's assume the SOC is some unknown function of voltage V, current I and time t. Also throw in battery parameters such as capacity and age, maybe even unknown things. We'll call those BP. Let's assume BP is a slowly varying function of time (they age slowly). And battery temperature is a factor too (also slowly varying).

So, SOC (t) = F (V, I, BP, T, t).

F is a gnarly function, most likely you could not write it down. But it exists.

First observation. The current I is likely to be a function of dV/dt (sorry, this is calculus). Q=CV so I = dQ/dt = dV/dt.C. Of course C may be a function of time but let's assume a slowly varying one (so that dC/dt is negligible). In plain speak, this means we have just eliminated the current I and no longer need to measure it. Magic!

Then:
SOC (t) = F (V, dV/dt, BP, T, t)

Now, any well behaved function of t can be expanded like this:

SOC (t) = F (t) = A + B. V (t) + C. dV (t)/dt + D. d2V (t)/dt2 + etc., where A, B, C, D, etc are constants. This is just math.

In any computer model, aka simulation, that is based on time, you have to convert continuum physics into discrete computer steps. The longer the time steps (intervals) the more error creeps in. That's likely why SmartGauge measures V at a high frequency - they want to measure dV/dt. In fact, it is highly likely that their model also uses d2V/dt2 and higher derivatives. The higher the derivative, the faster they need the V data.

It's then a relatively simple task for a computer to take a time series of V (t), fit it to the equation and obtain the constants A, B, C, ... Once you know those constants, the problem is solved, you can convert V (t) into SOC (t). Put in plain English, you can accurately calculate the SOC at time t, if you know the *history* of V.

An important point is that you don't even need to understand the physics of batteries to do this - you can do it by brute force using computers. All you have to believe is that batteries obey reasonable laws of physics. p

Give the little chip in the SmartGauge the right algorithm and a starting point, feed it some voltage data, and Bob's your uncle. My guess is it will make measurements, make a prediction for 30 seconds, check the prediction against reality, adjust the parameters, repeat ad nauseum, "learning" as it goes. This is probably how it adapts to battery ageing."

Smart gauge has 480 constants and measures the voltage over 1000 times a second so its algorithm must be a lot more complex than Toaster's.

Но, к сожалению, только кислотные зашиты. А юзер батарея требует спецпрограммы

Type 1 Standard wet cell deep cycle Lead Acid - Use this setting for:-
1. Standard vented Lead Acid deep cycle
2. Lead acid recombinant (have a catalyzer in the cap to recombine the oxygen and hydrogen back into water that is normally lost during charging in a standard Lead Acid battery). Do not confuse with VRLA (AGM or Gel).

Type 2 Gel Cell – Use this setting only for Gel Cells •

Type 3 AGM - Absorbed Glass Matt (VRLA)
1. Use only for genuine AGM batteries. NOTE: There are two very distinct types of AGM batteries with very different operational characteristics. In one type the only real difference is that the electrolyte is held in a glass matt. This type usually have charge voltages very similar to flooded wet cell batteries. The off load terminal voltages will also be very similar to flooded wet cell batteries. If your AGM batteries are of this type then Smartgauge™ should be set to battery type 1.
2. The other type of AGM have additional chemicals in the battery and require lower charge voltages and the off load terminal voltages will be similar to gel cells. This type require Smartgauge to be set to battery type 3. PAGE 9 SECTION 4.1 – SET UP MODE

Type 4 – HYBRID (Also known as Antimony/Calcium or Hi-Calcium.)
1. Usually identified by being sealed but the acid inside the battery is still liquid. Many are fitted with a ‘magic eye’ to give an approximate indication of battery condition. Usually marked maintenance free and its normally not possible to open the top of the battery.

Type 5 – Carbon Fiber 1. Lead/Acid batteries with Carbon Fiber additives to the plates. • Type 6 – Maintenance free, Calcium/Calcium.
1. Marketed as a semi-traction battery.

Type 7 – Custom Program 2. Do not select type 7 unless your Smartgauge™ has been supplied with a specific battery program. Type 7 only appears on the set-up menu after the initial power up sequence.

технология якобы перекочевала потом сюда http://www.balmar.net/sg200-battery-monitor/
И по тестам SOC лифера c точностью 1% показывает. Пока разбираюсь.

 

Это ж микропроцессор, он может быстро замерять, ему пофиг.
Целых пять секунд - это очень много, можно очень много раз измерить и рассчитать.

Да, не настолько точно как на специализированной микросхеме, конечно - но реальность показывает что все вполне приемлемо.
Это как цистерну бензина литрами измерять - плюс-минус одно ведро роли не играет, одно только тепловое расширение больше погрешностей даст.
Здесь то же самое - токи от 50А и выше, емкости от 100Ач.
И все что надо - шунт и ардуина или ESP, и немного математики.

При шунте на 500А - соответственно, в районе 10А, реально немного точнее, за счет гауссианы. Это целиком зависит от шунта, и его способности держать перегрузку по току.
Если 50А шунт выдержит 500А - на нем будет падение аж 750 мВ, соответственно та же точность +/- 1А.
Но он, скорее всего, не выдержит, да оно реально и не надо, при таких токах миллиамперы ловить.
Когда надо - вот действительно есть хороший вариант с измерительной микросхемой.

Вы слишком увлекаетесь точностью. Оно необходимо для лабораторных исследований, но в жизни важнее общая оценка, типа: пора включать генератор или можно еще пару часов подождать.
Показометры - наше всё!

 

ИМХО, в верном направлении идете - независимость и модульность
БМС должна защищать батарею - вот пусть и защищает. Контролирует ячейки, дает сигналы "можно - нельзя".
Зарядка пусть заряжает, когда пора зарядить. Но если БМС говорит "нельзя" - реле выключается и заряд тупо не идет.
Нагрузка - аналогично, пусть у нее там своя логика работы, но если БМС запретила - то нет разряда.
Будет некоторая избыточность - если что-то пойдет не так, то пригодится.

Реле SSD DC удобные, только надо помнить что там MOSFET с обратным диодом, то есть закрытое реле проводит ток в обратном направлении, и его так можно спалить, если не подумать об этом заранее.

 

Стабилизация напряжения нормальная. Вход через резистор подключен на GND. Никаких ШИМов и вообще силовых коммутаций. Такой экземпляр? Возможно. В таком случае понадобится отбор + всё равно геморрой с двуполяркой + еще ополовинивание разрядности при двуполярке.
Ну и накой, если внешним АЦП я получаю честные 14 бит с высокой точностью и двумя направлениями для тока? И еще мощность с нормальным интегрированием. При этом мне плевать на периодические ребуты ESPшки - счётчик сохраняется и не протирается дыра во flash. И все это за менее, чем 200р с Али.

Реальные замеры не могут противоречить такой теории. Тут нет никаких подводных камней, все на поверхности.

И с этим ничего не поделать. Оверсэмплинг - да, помогает, но там тоже не все так просто, особенно, когда нагрузка не резистор/лампа накаливания, а инвертор с огромными пульсациями на 100Гц и еще большими или не очень (у кого как) на частоте первичного преобразователя. Там можно в такую неприятность попасть, что мало не покажется.

 

Не, про твердотельные читал. Не мой вариант. Греются сильно при больших токах, диод бывает пробивает, не дешевы. Не так? Хотя из плюсов конечно бесшумность, что хотелось бы получить

Я пока пляшу от проверенного лично безотказного относительно недорогого варианта https://www.forumhouse.ru/posts/25531832/

 

Значит, для вашего случая требуется именно такое решение.
Логично же, что для каждой ситуации существует свое оптимальное решение?

Вот это точно хз. Сейчас работает кучка устройств основанных на этом принципе - ни разу не попадалось таких бешеных разбросов измерения, аж на 13 единиц.
Ну может быть 102-102-103-102-103-101-102-102... - но не 113 же!
Что-то тут не то...

И да, каждый проверялся - хотя бы потому что там где делители напряжения - всегда есть разброс параметров резисторов, всегда надо замерить образец напряжения, прочитать параметры в попугаях и рассчитать коэффициент преобразования. Да еще иногда важен порядок умножения, потому что процессор не умеет работать с плавающей точкой.

Бывает иногда более сложные задачи, в которых разовые замеры намного неточнее, и сделать их чаще физически невозможно.
И то - решается это математикой.
А тут никакое преобразование Фурье не требуется, делай себе замеры да периодически бери среднее с группы.

К слову, если там действительно нагрузка будет давать модуляцию по току в пределах 10А частотой 100Гц - полюбому, если вы не осциллограф делаете - придется усреднять, находить "эффективное значение тока".
Так или иначе, аппаратно или по результатам замеров.