Monitor de batería para un sistema eléctrico de camioneta

4

Como uno de mis primeros proyectos de bricolaje, construiré un monitor de batería para el sistema de batería de CC / solar / inversor en mi caravana.

La camioneta tiene 440 Ah de baterías de plomo-ácido y corrientes de CC de hasta 200A al inversor, aunque las corrientes más típicas están en el rango de 0-5A. Durante el día, el flujo de corriente de las baterías a menudo se invierte a medida que las baterías se cargan de los paneles solares, con una corriente máxima de carga de aproximadamente 10A.

Un monitor de batería básicamente proporciona el estado de carga de la batería en todo momento. El diseño típico parece ser el conteo de culombio (es decir, la integración de la corriente en el tiempo), combinado con un poco de matemáticas para ajustar aproximadamente el efecto peukert . Los monitores generalmente intentarán "cero" a sí mismos cuando detecten que la batería está completamente cargada, generalmente al examinar el voltaje de la batería (idealmente en reposo) o la tasa de aceptación actual, o alguna combinación de los dos.

Estaré (probablemente) usando una resistencia de derivación para medir el flujo de corriente, ya sea en el terminal positivo o negativo de la batería.

Me pregunto qué tipo de circuito necesito para amplificar y medir mejor la pequeña caída de mV a través de la derivación. Una derivación típica de 200 A tendrá algo así como 0,25 miliohmios de resistencia, por lo que la caída de voltaje a través de la derivación será algo así como 0,1 mV para corrientes pequeñas (que aún son importantes).

Estoy planeando usar un arduino como MCU para el monitor, así que podría usar el ADC existente (que funciona entre 0V y R, donde R es el voltaje de referencia a escala completa y debe estar entre 2V y 5V) . Así que algunas preguntas específicas:

1) ¿Qué tipo de circuito necesito para amplificar la caída de voltaje para que pueda ser procesado por el arduino ADC? He analizado los amplificadores de instrumentación, pero no estoy seguro de que sean la herramienta adecuada.

2) ¿Cómo puedo lidiar con el hecho de que la corriente puede funcionar en ambos sentidos? Es decir, necesitaré medir caídas positivas y negativas en la derivación. La mayoría de los amplificadores diferenciales parecen funcionar en el caso V + > V-, pero no al revés.

3) ¿Hay una gran diferencia si pongo la derivación en el lado alto o en el lado bajo? Para la disposición física que tengo, una derivación en el lado alto puede ser más conveniente, sin embargo, eso significa una señal de pocos mV (o menos) que circula en un voltaje de modo común de ~ 12 voltios. ¿Eso hace las cosas más difíciles? No puedo saber si CMRR, etc., se aplicaría aquí (y le pregunté un poco al respecto aquí ).

4) La corriente continua puede ser tan alta como 200A (por ejemplo, cuando estoy usando el calentador de espacio), pero las corrientes típicas son mucho más pequeñas. Quiero tener una resolución de al menos 0.1A para las corrientes bajas, y más es mejor. Una escala completa de 200 A con una resolución de 0.1 A implica un DAC de 11 bits, al menos, pero el DAC arduino tiene solo 10 bits. Estoy interesado en una solución de doble rango donde amplifique la señal con dos ganancias diferentes: una que da escala completa a 200A y la otra a 10A, y las alimento a entradas ADC separadas. Cuando la corriente está por debajo de 10A, puedo usar la resolución mucho más fina que obtengo de la entrada de 10A. ¿Es factible? El principal problema que veo es que no sé cómo "tapar" la entrada 10A para que no ponga un voltaje dañino en el ADC cuando las corrientes son más altas que 10A.

5) Estoy bien con los chips disponibles en el mercado que harán gran parte de lo anterior (hasta e incluyendo la etapa ADC) y luego el adruino puede hacer la integración y la lógica de la interfaz de usuario, pero no he encontrado algo adecuado. Alguien sabe de algo?

Mirando hacia atrás sobre esta pregunta, me doy cuenta de que podrían ser cinco preguntas separadas, al menos, pero al principio del diseño están relacionadas. Si alguno de los temas es lo suficientemente grande, los dividiré.

    
pregunta BeeOnRope

3 respuestas

1

Desea leer la corriente bidireccional (carga / drenaje de la batería), lo que significa que el INA139 / 169 con una derivación está fuera.

Según el rango actual, es probable que desee algo en un rango alto: enlace

Sparkfun tiene un panel alternativo alternativo: enlace

Sin embargo, solo tiene un rango de 5A. Es posible que desee encontrar un amigo en el espacio de hackers local que pueda diseñar un tablero y mostrarle cómo soldar una parte actual más alta. He usado el ACS711 y el ACS712 en el pasado, ¡son geniales y simples!

También, en general, es mejor detectar la corriente en el lado alto. Esto es b / c cuando coloca resistencia en la ruta de retorno, todo el circuito "arriba" de la corriente tiene una ruta de resistencia más alta a tierra y tiende a generar más ruido. Está hecho, sin duda, pero en una parte tan pequeña del circuito como sea posible.

    
respondido por el slightlynybbled
0

A veces, utiliza 200 amperios. Si persiste con una derivación, desearía una resolución razonable a bajas corrientes y no desea perder demasiado en su derivación propuesta a 200 amperios. Diga que ejecuta una derivación de 1/2 miliohmio lo que desperdiciaría 100 milivoltios a 200 amperios. Esta derivación explotaría hasta 20 vatios, lo que se está acumulando allí. Si la corriente fuera de solo 5 amperios, los voltajes de la derivación serían de 2,5 mV. desperdicio de energía final. Hoy en día, yo y muchos otros usamos el dispositivo de efecto Hall. Estos dispositivos son mucho más baratos y no desperdician energía porque simplemente desliza su cable grande a través de la detección en el + es fácil. Estos dispositivos están aislados galvánicamente por lo que no tengo que preocuparme por los bucles de tierra. Mi dispositivo Hall favorito funciona con 5VDC y 2.5V a una corriente cero para que pueda sentir la carga y la descarga. La prueba de que los dispositivos de efecto Hall son fáciles es que he ayudado a MOVAN personas en Nueva Zelanda por teléfono con ellos y nunca tuve que seguir sitio.

    
respondido por el Autistic
0

Estoy construyendo algo similar y sugiero usar el INA219 que tanto la corriente bidireccional es posible como la colocación en el lado alto hasta 26V.

Adafruit tiene una tabla de ruptura, pero necesitas una derivación externa.

enlace

    
respondido por el ihatetoregister