true cousins

Stel til Silver Bullitt og printplade til batteristyring

Illustration: Privatfoto

Det nymalede stel - lige klar til at få monteret alle delene

Stel

Stellet er 100% hjemmelavet og fortrinsvist opbygget af 1" stålrør og konstrueret over målene for en dragbike i Pro Stock-klassen. Vi har netop afhentet stellet til Silver Bullitt fra Gladsaxe Metalsliberi (www.gladsaxemetal.dk), der hjælper os med overfladebehandling af diverse dele. Egentlig skulle stellet have været kromateret, men vi fik muligheden for en lakering i stedet og valgte racerfarven over dem alle: Rød. Dette passer også med resten af cyklen, hvor rød er valgt som kontrastfarve på håndtag, fodhvilere osv. Alle alu-pladerne forbliver skuret aluminium (tips: brug skuresvampens grove, grønne side), så navnet "Silver" stadig passer. Over de næste dage samles Silver Bullitt helt og mangler så "blot" batterierne og BMS for at være køreklar.

De to kontaktorer og hovedsikringerne: A50QS600A, 87.000 A interupt ved 500 VDC

BMS-system

Efter mange timers hårdt og slidsomt arbejde er filen med layoutet på prototypeprintet på BMS-systemet blevet færdigt og filen er sendt til PCB-pool i Tyskland, hvor printene fremstilles - vi er meget spændte på resultatet, der burde være fremme senere på ugen.

Hvis I ikke lige ved det, bruges et BMS (Battery Management System) til at overvåge et lithium-batteris enkelte celler ift. ladetilstand, spænding og temperatur, som måles for de enkelte celler. Lithium-cellerne må ikke over-lades eller under-aflades, da dette forringer deres levetid eller i værste fald ødelægger dem. Da vi kommer til at trække rigtig MEGET energi ud af cellerne under vores drag race runs, er et godt BMS en nødvendighed.

Screen-dump over BMS-printet

Men vores BMS-system skal også kunne bruges i andre køretøjer. Derfor bliver det komplet, så det f.eks. også kan reducere controllerens strømtræk (f.eks. i et EV), hvis en celle går for langt ned eller en celle bliver for varm eller i yderste nødstilfælde afbryde batteriet (via ekstern kontaktor på køretøjet).

BMS-systemet muliggører også datalogning af cellernes individuelle spænding og temperatur (ønske om minimum 10 gange i sekundet) under kørsel, og mulige fejl eller svagheder kan da opdages i tide og forebygge eventuelle alvorlige problemer. Vores BMS benytter en ATMEGA-64 processor og diverse A/D convertere og multiplexere fra Analogdevice.

Billede direkte fra produktionslinien hos PCB-pool

Ét BMS-print kan overvåge og balancere 12 celler (300 mA) og derudover overvåge 4 temperaturer (f.eks. kontaktor eller sikring) og 4 andre spændinger (f.eks en strøm sensor). BMS-systemet er drevet af de celler, som det overvåger og behøver derved ikke nogen ekstern power. Det "vågner op" én gang i sekundet, når det ikke bruges og måler alle cellerne og indeholder flere muligheder for at give alarm, hvis en celle er kommet for langt ned i spænding. Flere print kan samles i en kæde, og derved kan man overvåge et næsten uendeligt antal celler.

Kommunikationen med BMS'et og printene imellem er galvanisk adskilt via optokoblere. Når batteripakken skal bruges, vækkes BMS'et og måler herefter 10 gange i sekundet, til det lukkes ned igen. Præcisionen på temperaturmålingerne er ikke super; ca. +- 2°C, men spændingerne håber vi på at kunne måle bedre end 5 millivolt.

I forbindelse med vores indgående arbejde med litium-batterier har vi også udviklet nogle ekstremt kraftige startbatterier med integreret BMS. Batterierne vejer en brøkdel af tilsvarende bly-startbatterier og kan give væsentligt højere strøm og bruges typisk til dragrace, hvor vægten betyder meget og hvor motorerne kan have op til 16 i kompression.

Vi vender snart tilbage med fler updates...

Hans-Henrik Thomsen, True Cousins fortæller sammen med sin fætter Glenn E. Nielsen om arbejdet med at udvikle og bygge deres lynhurtige el-motorcykler og -biler.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Har i et decideret master board, når i skriver: "Kommunikationen med BMS'et og printene imellem er galvanisk adskilt via optokoblere." Eller indeholder hvert enkelt print en "master" der også kan kommunikere med resten af køretøjets systemer?

  • 0
  • 0

hej søren ,, nej et desideret motherboard er der ikke, den optiske adskillelse mellem printkortene er til data logning som krever en laptop tilsluttet. der er også tanker om et desideret "instrumentbradt" hvor man kan holde øje med ladetilstand og temperatur på batterierne .

De enkelte kort køre autonomt og hvert af dem kan afbryde en optokobler som sidder i en kæde med de andre kort . der er flere kæder som tager sig af vitale ting så som ladestop begrensning af strømtræk. eller alarm for overtemperatur. alle kæderne er normalt sluttede når bms systemet køre og aldt er normalt. Det rare ved sådan et system er at det sikre mod at en ledning knækker eller et stik falder af . BMS systemet forsynes fra de celler det overvåger , og krever således ingen extern strømkilde. Når batteriet ikke bruges vågner BMS systemet op 1 gang i sekundet og tjekker spænding og temperatur for alle cellerne. systemet har flere muligheder fior at slå alarm hvis en celle er faldet under en programeret grænse. Når systemet skal bruges "vækkes" det og måler herefter 10 gange i sekundet og har også kontrol over hovedkontaktoren, som det kan afbryde i aller værste fald , men før det sker vil systemet forsøge at begrense strømtræk ved at trotle ned for motorcontroleren.

BMS systemet kan på et hvilketsomhelst tidspungt spørges om en status og retunere derefter en streng med temperatur og spænding for alle cellerne. Dette gøres ved at spørge det første printkort i kæden og det spørger derefter det efterliggende og så fremdeles.

Temperature måles med en nøjagtighed på +- 2 grader og spændinger håber vi på at kunne måle med 5 mV nøjagtighed.

Da koden ikke er skrevet enu så kan det endelige udfald godt se anderledes ud en ovenfor beskrevet.

Glenn

  • 0
  • 0

Jeg sidder i øjeblikket og udvikler et BMS system til en Formula-Student racer sammen med en anden studerende her på SDU, så det er interessant at se hvordan andre takler de problemstillinger der er med større batteri-pakker. Så giv endelig en opdatering når i får printene kodet op!

  • 0
  • 0

Jeg vil også være interesseret i at følge udviklingen af BMS'er. Jeg kan nok ikke bidrage med så meget; men vil gerne følge med i, hvad i finder frem til. mvh Flemming Bryde Hansen

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten