Spänningsmätning med Attiny eller atmega

[pm_dawn]

Tjena !

Jag håller på med en elbil som jag installerar ett nytt batteripack i.
Det är ett LiFePo pack som jag nu vill övervaka lite snyggt med uC.

Jag har nu tittat lite på olika alternativ.
Kollade först på att köra 1-wire, men jag tycker inte att det är prisvärt.

Hittade då Atmels attiny261/461/861 och tyckte att den så intressant ut.
Det jag vill göra är att mäta varje cells spänning för att se att den inte går under 2,5v eller över 4,0v.
461:an har 11 ADC som jag tänkte att man kanske kunde använda, Men det jag inte kan klura ut är om jag kan koppla in 10st celler som sitter seriekopplade i battpacket direkt till tinyn eller om jag måste göra spänningsdelning på alla inputarna. Den verkar ju bara klara 5v input, jag kommer ju att ha en Vdiff på ca 40v mellan första och sista cellen i en rad av tio celler.

Tänkte att man skulle klara sig med 4 st uC men jag börjar tro att det kanske är bättre att köra med en uC per cell och då använda kanske en ännu mindre uC typ Attiny13 eller liknande.
Prismässigt skulle man ju kunna köra med 261:an på varje cell och komma undan billigare än med DS2438.

Vad tror ni ?
Mvh
/Per

[E85]

ADC'n jämför ju med spänningen som ligger på AVcc-pinnen så isåfall måste du ha separat stabil 5V matning till alla attinys om jag förstått dig rätt.

[Mindmapper]

Ett annat alternativ är att ha en multiplexer som kopplar in resistorn i spänningsdelningen när den behövs. På så sätt går ingen ström från batteriecellerna annat än när man kopplar in den för att mäta. Dessutom behöver du i princip bara en MCU med en AD. Gäller bara att hitta en mux som klarar spänningen.

Använd bara en MCU, att krångla till det med flera MCU'er är bara ineffektivt.

[linlun]

Linear har en krets som gör precis det du vill, och med betydligt bättre precision samt med stöd för lastbalancering, kretsen heter LTC6802. Jag vet dock inte om den går att få tag på som privatperson.
/Linus

[pm_dawn]

ADC'n jämför ju med spänningen som ligger på AVcc-pinnen så isåfall måste du ha separat stabil 5V matning till alla attinys om jag förstått dig rätt.

E85: Nja kan man inte använda batteriets spänning som drivning om man kör en per cell och sedan använda den interna 2,56v reffen till att jämföra med.


Jag har hittat en modell som heter attiny25v/45v/85v som bara har 4adc men dessutom inbyggd tempsensor som man kanske skulle kunna mäta på varje cell.
Tanken är att man kanske kan utveckla lite mer med denna uC så att den även kan styra shuntning av ström vid laddning i ett senare läge, ev med pwm.
Fördelen med att ha en uC/cell är att man slipper en FET massa kabel som annars riskerar att ställa till det (kortis), I detta fallet borde man kanske klara sig med två eller tre datakablar som går som en buss mellan alla uC/cellerna. Det som kommer att behövas är väl kanske en opto per kabel på varje kort också för att inte fucka upp spänningsnivåerna helt, men det borde ju vara en simpel pryl.

linlun: LTC6802 ser fin ut men kostar ju därefter och man har då även problemet med spaghetti kablar.

Mvh
/Per

[Swech]

Matar du med ett batteri som kan gå under 2.4V så kommer ju inte 2.56V referensen att vara direkt 2.56V
Du behöver ju stabilisera spänningen, kan dyka upp elaka spikar och elände som slår ihjäl din pryl. Fordonsel är
en mycket otrevlig miljö.

Det känns som att detta finns det en uppsjö med specialdesignade kretsar som är bättre lämpade för problemet

Swech

[pm_dawn]

Matar du med ett batteri som kan gå under 2.4V så kommer ju inte 2.56V referensen att vara direkt 2.56V
Du behöver ju stabilisera spänningen, kan dyka upp elaka spikar och elände som slår ihjäl din pryl. Fordonsel är
en mycket otrevlig miljö.

Det känns som att detta finns det en uppsjö med specialdesignade kretsar som är bättre lämpade för problemet

Swech

Jo det är klart. Men det finns en 1,18v ref inbyggt också man skulle kunna använda i stället.
Stabilisera spänningen tror jag kanske är lite overkill. Denna pryl kommer ju att sitta direkt på batteriet, som nog kommer att hålla en ganska stabil spänning, ok att den kommer att gå upp och ned mellan ca 2,5v till ca 4,0v men det kommer nog inte att gå speciellt fort.

Jo visst det finns specialdesignade kretsar som fixar detta, men i princip så är dom uppbyggda på samma sätt som attiny om jag inte missuppfattat det hela.
Kolla tex ds2438, den verkar vara nästan identisk med attiny25v, men kostar ca 3ggr så mycket.
Jag vet tex inte hur DS kretsen löser problemet med isolering om man skulle sätta en sådan på varje cell och sedan koppla ihop 1-wire bussen, har den inbyggda optos?

Så för att fixa en lågkostnads pryl borde det funka.

Mvh
/Per

[Malm]

Glöm inte att den interna referensen har en onoggrannhet på ±0,1V...

[jonnorberg]

Men man kan väll mäta Vref och lägga in en i koden? Är den verkligen +-0.1V då? Det är väll bara mellan olika kretsar?

[Mindmapper]

Jag är lite fundersam. Kopplar du mätkretsen på en av de seriekopplade cellerna eller är det en ensam cell? Se bara upp så att du inte belastar den cellen mer än de andra. Det brukar aldrig vara e bra ide att belasta celler olika mycket om du inte kan ladda dom individuellt.

Spänningsreferensernas onnogranhet brukar vara en av de saker som är bättre i dedikerade kretsar.

[victor_passe]

Något du kan göra är att mäta mellan alla batterier och dela med 10.
Svårt att förklara men säg att du har 3 celler i serie så kopplar du ADC0 till första batteriets +, ADC1 till + på nästa batteri osv.

Om då dina mätningar på ADC ger 3V/7V/9V så är första batteriets spänning på 3V, nästa på (7-3)=4V och det sista batteriet (9-7)=2V.
Hänger du med?

Det blir kanske inte jätte exakt men det blir väldigt enkelt.
Jag har gjort så när jag skulle mäta spänningen på 2st 12V blybatterier i serie.

[v-g]

Kruxet med LiPo är väl att det inte går att mäta kvarvarande kapacitet på spänningen. Jag har LiPo till min elheli och när det tar slut ja då tar det slut så tar det tvärslut. Spänningen är däremot nästan konstant ända till slutet.

Ska man ha något tillförlitligt så tror jag att man mäta förbrukningen på något sätt.

[pm_dawn]

Jag är lite fundersam. Kopplar du mätkretsen på en av de seriekopplade cellerna eller är det en ensam cell? Se bara upp så att du inte belastar den cellen mer än de andra. Det brukar aldrig vara e bra ide att belasta celler olika mycket om du inte kan ladda dom individuellt.

Spänningsreferensernas onnogranhet brukar vara en av de saker som är bättre i dedikerade kretsar.

Jag tänkte mig att koppla en mätkrets på varje cell av en Seriekopplat batteripack (40st TS-LFP160ah).
Så totala potentialskillnaden kan vara upp till 160v mellan första cellens - och sista cellens +
Därför är jag lite orolig över att databussens ingångar/utgångar måste optokopplas för att förhindra röken att komma ut.

v-g: jag tänker inte försöka att räkna ut kapacitet mha denna koppling utan i första läget bara kolla så att ingen cell faller under 2,5v för då kan man skada cellerna ganska fatalt.
Kapaciten kommer att mätas via en strömsensor mha av en annan uC som redan finns färdig i bilen.

Mvh
/Per

[Malm]

Men man kan väll mäta Vref och lägga in en i koden? Är den verkligen +-0.1V då? Det är väll bara mellan olika kretsar?

Det är möjligt, men det är en chansning och man har inga garantier. Vad händer om omgivningstemperauren ökar med 30 grader? Gäller dina mätningar fortfarande?

Skulle jag designa en krets tillägnad spänningsmätning så skulle jag använda en extern referens med en vettigt specificerad onoggrannhet.

[bearing]

Jag har funderat på precis samma problem och vi verkar tänka lika. Jag tänkte använda små kretsar från atmel som klarar ned till 1.8V spänning. Varje cell får en uC som mäter spänningen och skickar spänningen till en master över ett serieprotokoll isolerat med optokopplare.

En extern referens verkar kosta lika mycket som själva uC:n. Är interna referensen verkligen så dålig? Jag vet att det står att den varierar mellan 1.0 och 1.2V, men enligt Figure 19-45 i databladet för ATtiny13A varierar den mindre än 0.02V mellan -40°C och 85°C.