Wie kann ich eine einfache E-Bike-Schutzschaltung mit zwei Batterien entwerfen?

Für den Kontext ist dies nicht mein erster Aufbau einer E-Bike-Batterie.

Ich bin dabei, zwei zusätzliche Akkupacks für mein neues E-Bike zu bauen.

Ich werde 18650-Zellen mit dem entsprechenden 16s-BMS für jedes neue Paket verwenden.

Ich werde zwei zusätzliche Packs bauen, damit ich sie auf langen Reisen alle parallel mit XT90-Steckern verbinden kann.

Siehe mein einfaches Schema unten:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Der Schaltplan skizziert mein aktuelles Problem.

Im Szenario „Sonniger Tag“ haben alle drei Batterien vor dem Zuschalten die gleiche Spannung. Dies bedeutet, dass es keine Probleme geben wird, sie parallel zu verbinden.

Im Szenario „Rainy Day“ hat eine der Batterien nicht die gleiche Spannung wie die anderen beiden. In diesem Fall versuchen die beiden Packs mit der höheren Spannung beim Zusammenschließen der Batterien, das Pack mit der niedrigeren Spannung zu laden, wobei jedes Pack einen hohen Strom liefern kann, der entweder das BMS des Packs mit niedrigerer Spannung oder die Verkabelung beschädigen kann oder die Zellen. Ich werde Kabel mit einem geeigneten Durchmesser für das vorgesehene Ladegerät verwenden, jedoch nicht zum Laden über zwei Batterien.

Mir ist bewusst, dass dies alles teilweise durch ein paar Methoden gemildert werden könnte, wie zum Beispiel:

  • Immer alle drei angeschlossen haben und alle drei gleichzeitig aufladen
  • An jeder Batterie eine Spannungsanzeige

Ich möchte keine dieser Methoden verwenden, da ich etwas Flexibilität möchte (manchmal möchte ich vielleicht nur mit einem zusätzlichen Paket laufen), aber ich möchte auch, dass ein Sicherheitselement eingebaut wird.

Zu beachtende Punkte, bevor jemand einen Weg nach vorne vorschlägt:

  1. Das E-Bike kann bis zu 6000 W ziehen, bei 6 kW und 67,2 V sind das ~90 A. Wenn die Batterien fast leer sind, sind das 51,2 V, das sind ~ 117 A. Daher müssen alle Vorschläge mit bis zu 117 A fertig werden!

Eine mögliche Lösung, die ich mir ausgedacht habe (siehe Schema unten), besteht darin, ein Hochstromrelais zu verwenden, das von einem Relais mit niedrigerem Strom (und einer Stromquelle) gespeist wird, das von einem Arduino Nano gesteuert wird. Wie dies funktionieren würde, wäre, dass der Nano an den Vout jedes Batteriepacks angeschlossen würde und wenn der angeschlossene Batteriepack außerhalb einer Toleranz (+/- 2 V) wäre, würde das Hochleistungsrelais nicht ausgelöst und die Batterie würde isoliert bleiben.

Ich denke immer, es muss doch einen einfacheren Weg geben, aber mir fällt nichts ein.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

Ich hoffe, Sie verstehen jetzt mein Problem, jede Hilfe/Anregung wird sehr geschätzt.

Danke.

Ein Arduino kann kein Relais alleine ansteuern, Sie müssen zum Beispiel einen Mosfet hinzufügen;) Sie können Ihren Batteriestand auch nicht so messen; Sie müssen 2 ADC-Analog-Digital-Wandler vor den Einträgen des Arduino verwenden ... und natürlich benötigen Sie auch 5 Volt für die Arduino-Stromversorgung selbst (und möglicherweise den ADC)
Vielen Dank für Ihr Feedback @francois P. Um es allen klar zu machen, ich suche keine Kritik an meinem Arduino-Design. Ich glaube nicht, dass es eine geeignete Lösung ist. Ich stelle eine Frage in diesem Forum, da ich keine Alternative habe und sehen möchte, ob jemand in der breiteren Community eine viel einfachere und elegantere Lösung hat als die Verwendung eines Arduino überhaupt.
Relais sind schlecht, besonders bei 117A. Es ist besser, jede Batterie separat auf die gleiche Spannung aufzuladen, bevor Sie sie miteinander verbinden. Ich schlage vor, wenn möglich immer die 3 Batterien parallel zu verwenden. Wenn Sie das nicht möchten, wechseln Sie die Nutzung, damit sie (hoffentlich) mit der gleichen Rate altern.

Antworten (2)

Eine einfache Lösung für dieses Problem wäre das Hinzufügen einer Schoky-Diode in Reihe mit allen 3 Batteriepacks mit einer Sperrspannung von mindestens 70 V. Sie sollten eine Diode mit der niedrigsten Durchlassspannung auswählen, da dies die Menge an verlorener Leistung bestimmt. Leistungsverlust = Vf * I. Da ein größerer Leistungsverlust ein Nachteil ist, glaube ich, dass auch Wärme ein Problem sein wird. Je nachdem, wie viel Strom von der Diode verbraucht wird, wird Ihre Diode möglicherweise zu heiß für Komfort / Betrieb.

Eine schwierigere, aber effektivere Lösung wäre die Verwendung von Relais als Schalter, der die externen Batteriepakete verbindet und trennt. Sie könnten wahrscheinlich auch Back-to-Back-MOSFETs verwenden, aber es hängt alles davon ab, wie klein eine Schaltung ist, die Sie benötigen / wollen. Hier habe ich eine Scheinschaltung dessen, was Sie bauen möchten. Die Komponenten PN müssen nicht identisch sein. Verwenden Sie, was für Sie am besten funktioniert.

EDIT: Die Kathode von D2 sollte an 12V angeschlossen werden .Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Der Hauptakku hat einen Spannungsteiler, so dass die Referenzspannung am Arduino kleiner als 5V ist. Für die externen Batteriepakete verwenden sie denselben Spannungsteiler, wenn sie die Spannung der externen Batterie mit der Spannung der Hauptbatterie vergleichen. Wenn die externen Batteriepakete niedriger sind als das Hauptbatteriepaket, dann könnten Sie ein Programm schreiben, das das Relais deaktiviert, bis die Spannung am Hauptbatteriepaket mit der Spannung am externen Batteriepaket übereinstimmt. An den Relais ist eine Freilaufdiode erforderlich, um eine Spannungsspitze an den Induktivitäten beim Ausschalten des Relais zu verhindern.

Ein Abwärtswandler wird verwendet, um die Hauptbatteriespannung herunterzuwandeln und damit das Relais zu erregen. Möglicherweise müssen Sie den Abwärtswandler selbst entwerfen, da ich keinen COTS-Abwärtswandler kenne, der eine Eingangsspannung von 70 V aufnehmen kann.

Wahrscheinlich ist der beste Weg hier, die Dinge dumm einfach zu machen:

Nehmen Sie für jede Batterie ein Stück Hochleistungs-Vollwellen-Einphasen-Dioden-Brückengleichrichter, der zu Ihrer Batteriespannung (Ladeabschaltung) und doppelten Ziel-Ampere Last passt.

Verbinden:

AC 1: Batterie -

Wechselstrom 2: Batterie +

DC +: Last/Motor/Controller +

DC -: Last/Motor/Steuerung -

Dies sollte einen Ladungsausgleich verhindern. Der Batterie mit höherer Spannung wird Strom entnommen, bis sich die Batterien angeglichen haben. Danach würde Strom aus allen Batterien gezogen werden.

Wenn Sie alle Akkus gleichzeitig mit einer einzigen Ladequelle laden möchten:

Für jede Batterie, die Sie parallel laden möchten, nehmen Sie einen Vollwellen-Einphasen-Diodenbrückengleichrichter (passen Sie Volt und doppelte Ladestromstärke an).

Verbinden:

AC 1: Ladegerät -

AC 2: Ladegerät +

Gleichstrom -: Batterie -

Gleichstrom +: Batterie +

Das Ladegerät lädt zuerst die Batterie mit niedrigerer Spannung, bis sich die Batterien angeglichen haben. Werde danach alle parallel aufladen.

Viel Glück.

Wie kann ich eine einfache E-Bike-Schutzschaltung mit zwei Batterien entwerfen?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v