4S Li-Ion Batarya Yönetim Sistemi (BMSMaster) – Stajyer Blog
3 Eylül 2018 25 Eylül 2018 tarihinde gönderilmiş Kutluhan tarafından
Merhaba, bu yazıda sonuca ulaştırdığım ve halen geliştirmekte olduğum BMSMaster BYS(Batarya Yönetim Sistemi) çalışmamı sizlere anlatacağım. Öncelikle gelişmiş donanımlarda BYS’lerin öneminden bahsetmekte fayda var. Bataryalar günümüzde mobil uygulamaların ana enerji kaynakları olarak kullanılıyor (Ör:Elektrikli araçlar,notebooklar..). Bu tarz sistemlere yeterli enerjiyi sağlayacak bataryalar kompleks yapılara sahip olabilmektedir. Bu nedenle her batarya hücresinin ayrı ayrı kontrol edilip, uygun koşullarda çalıştığından emin olunmalıdır.
Burada devreye BYS girmektedir. Yapmış olduğum K13-BMSMaster projesi 4S (4 hücreli) bataryaların ayrı ayrı hücre voltajlarını, sıcaklıklarını kontrol ederek gerektiğinde bataryanın sistemle bağlantısını kesecek önlemler alabilmektedir. Ayrıca şarj esnasında her hücrenin voltaj değerini değerlendirip balanslama yapmaktadır.
Balanslamayı kısaca anlatmak gerekirse her hücre aynı seride üretilmiş bile olsalar birbirinden farklı kimyasal yapılara sahiptir ve aynı ortam ve çalışma koşullarında da hiçbir zaman bulunmamaktadırlar. Bu nedenle hücreler şarj/deşarj esnasında birbirlerinden farklı voltaj ve akım karakteristikleri göstermektedir. Projede kullanılan pasif balanslama yöntemi de yüksek voltajlı hücrelerin kendilerine ait dirençler üzerinden boşaltılarak diğer hücrelerle eşitlenmesini sağlamaktadır.
Waveshare 2.7inch E-paper Hat
ISO7641FC Dijital İzolatör
RSS050P03 P-CH MosFET
Projede profesyonel çalışmalarda kullanılan LTC6802-2 entegresi kullanılmıştır. Bu entegre 12 hücreye kadar izleme ve balanslama kapasitesine sahiptir. Arduino Uno, bu entegreyle SPI protokolüyle haberleşerek gerekli komutları gönderip batarya bilgilerini de izlemektedir. GND terminallerinin karışmaması ve bataryada oluşabilecek herhangi bir problemde Arduino ve e-paper ekranın korunabilmesi için dijital izolatör, SPI haberleşme portları arasına konumlandırılmıştır. Ayrıca LTC6802 bağlı olduğu 4S batarya ile çalışırken arduino ve display 5v olan başka bir güç kaynağı tarafından beslenebilmektedir.
E-paper ekranın kullanılma sebebi, düşük enerjiyle çalışması ve enerji kesilse dahi üzerindeki görüntüyü korumasıdır. Böylece bataryanın son durumunu bataryada bir hasar meydana gelse dahi koruyabilecektir, düşük enerji tüketerek BYS’nin faydadan çok zarar getirmesini engelleyecektir. Gerektiğinde verilerin ekrana yazılması için e-paper ekran üzerindeki 1. butona basılır ve ekrana yazdırma işlemi başlar. Batarya şarja takıldığında ise balanslama başlatılmalıdır ve bunun da manuel olarak 2. butona basılarak yapılması gerekmektedir. Şarj işlemi bittiğinde yine 2. buton kullanılarak balanslama durdurulur. Balanslama yapılan hücreleri anlık olarak belirtmek için 4 ayrı LED kullanılmıştır. Balans yapılan hücrelerde LED’ler açılacak, balanslama bittiğinde ise LED’ler sönecektir. Batarya voltajı belirlenen en yüksek (4.3v) değeri geçtiğinde “HV” uyarısı, belirlenen en düşük değerin altına indiğinde ise “LV” uyarısı ekranda belirecektir. İstenilen miktarda sıcaklık sensörü sisteme bağlanılabilir. Burada dikkat edilmesi gereken, sensör adreslerinin yazılıma tanıtılarak yazılımın yeniden yüklenmesidir. Sıcaklık herhangi bir sensörde 60 dereceyi aştığında “HEAT” uyarısı ekranda belirecektir. Tabii ki E-paper displayde bu değerleri görebilmek için displayin yenilenmesi gerekmektedir. Yazılımda balanslama, okuma, ekrana yazdırma, LTC entregresini uyanık tutacak sinyalin periyodu gibi ayarlamalar yapılabilmektedir. Ekranın sadece butona basıldığında değil, belirli aralıklarda da güncellenmesi için yine yazılım üzerindeki parametreler aktifleştirilebilir.
Çalışma Videosu (Balans sınırı test amacıyla 3.83v değerine düşürülmüştür):
Videoda 3.84v olan 1. hücrenin balanslaması başlamış ve voltaj değeri neredeyse 3.83v olduğu için bir miktar deşarj yapıldıktan sonra balanslaması kapatılmıştır. Sistem bu işlemi voltaj değeri 0.005 hassasiyetle istenilen değerde tutulana kadar tekrar etmektedir. Sağdaki yeşil konektörde de bir adet sıcaklık sensörünün takılı olduğu görülmektedir. Bu, 1 numaralı sensör olarak yazılımda adreslendirilmiştir ve her sensör birbirine paralel bağlanarak sayı sınırı olmaksızın birlikte çalışabilmektedir.
Bu yazımda BMSMaster projesini anlatmaya çalıştım. Bu alanda kendisini geliştirmek isteyenlere yardımcı olması dileğiyle, hoşçakalın.
Kutluhan Mutlu (K13)
CNC Laser Engraver (500mW)
Geiger-Müller Sayacı Tasarımı
Bahçe ve Ev Otomasyon Uygulamaları
Siber Zafiyet Yönetimi, Tehdit Tespiti Çalışmaları, Pentest
Radyo Sinyallerini Dinleme/Tanılama Çalışmaları
RFID Teknolojisi Üzerine Araştırma ve Zafiyet Tespiti
Batarya Yönetim Sistemleri ve Güç Elektroniği
Roket Bilimi, Uzay Fiziği, Elektronik, Bilgisayar, İnternet, Motosikletler.
3D Yazıcı ile Robot Kol
“4S Li-Ion Batarya Yönetim Sistemi (BMSMaster)” için 4 görüş
1 Ekim 2018, 13:35
devre çizimi ve kodları paylaşır mısınız?
Devre şeması ve kodları paylaşabilir misin?
12 Şubat 2019, 16:56
merhaba kutluhan bey projenininzin devre şeması ve yazılım kısımlarını paylaşırsabilirmisiniz. Teşekkürler
ban kodunu verirmisin veremezsen sadece nasıl ogrenebileceğimi bana anlayabileceğim bir kaynak paylaşirrmısın acil ihtiyacım var