Электрические измерения в электротранспорте ()

Здесь Вы найдете ответы на часто задаваемые вопросы

Электрические измерения в электротранспорте ()

Сообщение eVel » 07 мар 2013, 15:41

tvigor
24.07.2012 - 17:29

Данный текст пишется здесь и сейчас. Все права принадлежат компании EVEL. Перепечатка и копирование только с указанием ссылок на этот сайт.

Данная тема, для интересующихся электротранспортом, поможет разобраться в том что и как можно измерить в электрической части, и как это влияет на эксплуатационные характеристики транспорта.

Тема будет структурирована по опытам - экспериментам (от простых к более сложным)

Вопросы по ходу приветствуются!

Я буду в своих опытах использовать купленные здесь моторколесо и аккумулятор (LiMn204 10А/ч 48В)
Также некоторые приборы и элементы купленные мной специально для этой темы

В опытах будут использоваться средства измерений:

1. Тестер UNI-T UT71C точность на интересующих нас диапазонах +- (0.025%+5) и +- (0.05%+5) Нам она понадобится в наших экспериментах.

2. Измеритель мощности, Ватт метр и анализатор питания Turnigy 130A (Проверен, точность в пределах 0.05%)

3. Нагрузка "Самолет" из ламп накаливания (Сам сделал).

4. CellLog 8S

Повествование сознательно будет вестись предельно просто, без ухода в высшую математику и строго теоретические аспекты Закона Ома.

Тестер UNI-T UT71C

Turnigy 130A с разъемами ХТ60

Нагрузка, собрана из галогенных ламп для прожекторов на 1000 Вт 240В
Вложения
Аватар пользователя
eVel
Администратор
 
Сообщений: 1352
Зарегистрирован: 28 сен 2012, 12:22
Откуда: Киев
Reputation points: 715
Add reputation pointSubtract reputation point

Re: Электрические измерения в электротранспорте ()

Сообщение eVel » 07 мар 2013, 15:41

tvigor
24.07.2012 - 17:39

Предвидя вопросы по поводу нагрузки:- Почему лампы?
В отличии от чайников, тэнов и стальной проволки на силикатном кипиче, лампы обладают нелинейным сопротивлением, то есть сопротивление лампы в нагретом состоянии и в холодном различаются. (позже мы измерим эти параметры). Это позволяет при разряде батареи практически не меняться току в нагрузке (удобно если у вас только тестер)
Второй аргумент - это красивше кирпича в ведре.
На этой нагрузке мы будем рассеивать 250 Вт мощности, поэтому собрано на куске алюминия для лучшего теплоотвода. По поводу формы - просто такой кусок нашел.

Эксперимент №1

В нем мы выясним действительный ток которым зарядное устройство "Кормит" нашу батарейку.
Вот мои зарядки и батарейка

О батарее:
Внутреннее сопротивление – 105 мОм.
Пороговое значение напряжения для отключения заряда – 54,6В.
Отсечка разряда – 32,5В. - не правда! 40В (экспериментально установлено)
Рабочее значение тока разряда – 12А.
Максимальное значение разрядного тока в импульсе – 120А.
Максимальное постоянное значение тока разряда – 30А.
Максимальное непрерывное значение зарядного тока – 10А.
Стандартный ток заряда – 1-2А.
Среднее время полной зарядки – 240 мин.
Тип зарядки – CC / CV.
Температурный диапазон при зарядке – 0 – 50 С.
Диапазон рабочей температуры: – -20 – 50 С.
Габаритные размеры – 360*148*90 мм
Вес – 6кг. - (Измерено чуть менее 5 кг.)
Материал корпуса – алюминий, пластик.

измерено в разрыве провода цепи заряда перед БМС. Там есть разъемы которыми удобно пользоваться, думаю что в других типах батарей они тоже есть

Зарядка, заказанная как более быстрая и резервная.

Подведем итоги:
Мы убедились что зарядки работают согласно своим параметрам 1.8А и 3.0А соответственно.

Чем нам это полезно?
Мы можем зная токи заряда рассчитать время заряда.
Кроме того мы убедились что обе зарядки исправны (фаза СС)

Здесь и далее Фаза СС - это фаза в которой батарея заряжается стабильным током, в фазе CV - стабилизируется напряжение заряда.

Зарядка с током 1.8А будет заряжать полностью разряженную батарею 10А/ч делим на 1.8А = 5,6 часа

Зарядка с током 3.0А будет заряжать полностью разряженную батарею 10А/ч делим на 3.0А = 3,3 часа

Для этого эксперимента я не заряжал батарею после последней поездки.
Переключу на более медленную зарядку и по окончании заряда мы проверим фазу CV ( момент когда зарядка говорит что закончила)
Аватар пользователя
eVel
Администратор
 
Сообщений: 1352
Зарегистрирован: 28 сен 2012, 12:22
Откуда: Киев
Reputation points: 715
Add reputation pointSubtract reputation point

Re: Электрические измерения в электротранспорте ()

Сообщение eVel » 07 мар 2013, 15:50

godu
24.07.2012 - 21:41

не уверен, что фаза CV начинается когда зарядка скажет что она закончила...
Аватар пользователя
eVel
Администратор
 
Сообщений: 1352
Зарегистрирован: 28 сен 2012, 12:22
Откуда: Киев
Reputation points: 715
Add reputation pointSubtract reputation point

Re: Электрические измерения в электротранспорте ()

Сообщение eVel » 07 мар 2013, 15:51

tvigor
24.07.2012 - 21:50

Думаю что она там заканчивается. Завтра выясним! "У нас есть такие приборы, но мы вам о них не расскажем" (не помню кто пел) Но я все расскажу!

Формулируем задачу для Эксперимента№2

1. Правильно ли мерить напряжение в фазе CV когда загорелся зеленый светодиод? Нужно получить график заряда!
2. Как выглядит разрядная кривая для батареи LiMn204 10А/ч 48В и сколько мы оставляем А/ч в связи с тем что контроллер моторколеса отключает батарею при 42В, а нижнее напряжение нашей батареи почти на 10 вольт ниже?
комментарий админа - думаю реально батарея выключается на 40В
3. Каково полное внутреннее сопротивление батареи LiMn204 10А/ч 48В ? Какая мощность рассеивается в самой батарее? Что можно сделать для снижения потерь?
Аватар пользователя
eVel
Администратор
 
Сообщений: 1352
Зарегистрирован: 28 сен 2012, 12:22
Откуда: Киев
Reputation points: 715
Add reputation pointSubtract reputation point

Re: Электрические измерения в электротранспорте ()

Сообщение eVel » 07 мар 2013, 15:52

IgorZhuk
25.07.2012 - 13:22

Добрый день. У меня два вопроса. 1. Сказывается ли более быстрая зарядка батареи (зарядным 3А) на её сроке службы ?
2. Где вы заказали зарядное 3А и какова её стоимость ?
Аватар пользователя
eVel
Администратор
 
Сообщений: 1352
Зарегистрирован: 28 сен 2012, 12:22
Откуда: Киев
Reputation points: 715
Add reputation pointSubtract reputation point

Re: Электрические измерения в электротранспорте ()

Сообщение eVel » 07 мар 2013, 15:52

tvigor
25.07.2012 - 14:40

1. Я думаю что для данной батареи зарядка 3.0А не должна применяться постоянно.
Для случаев когда срочно нужно и быстро зарядиться - применять можно.
2. Заказывал здесь на этом сайте. Пишите вопросы на главной странице.
Аватар пользователя
eVel
Администратор
 
Сообщений: 1352
Зарегистрирован: 28 сен 2012, 12:22
Откуда: Киев
Reputation points: 715
Add reputation pointSubtract reputation point

Re: Электрические измерения в электротранспорте ()

Сообщение eVel » 07 мар 2013, 15:58

tvigor
25.07.2012 - 14:59

Эксперимент №2

Немного изменим порядок действий и начнем с ПОЛНОГО внутреннего сопротивления батареи.

Немного теории и разъяснение сути применяемых терминов.
В данном эксперименте я буду измерять полное внутренне сопротивление батареи на ее выходном разъеме. Почему я говорю ПОЛНОЕ внутреннее сопротивление, ведь это не стандартный термин? Дело вот в чем, обычно говоря "внутреннее сопротивление" имеют в виду саму батарею элементов.
Нас, как я и обещал, интересуют параметры которые непосредственно влияют на мощность нашего транспорта. По этому полное внутреннее сопротивление будет включать в себя:
1. внутреннее сопротивление елементов (13 ячеек в моем случае)
2. сопротивление открытых ключей БМС
3. сопротивление проводов, разьемов и т.д.
То есть все что входит в состав батареи.

Как будим мерять? Мы будим применять метод "Разных токов" Измерим напряжение на выводах полностью заряженной батареи без нагрузки, и под нагрузкой, проделаем несколько измерений и выведем среднее значение.
Здесь нужно сказать о тестере, нам понадобиться вся его точность и разрешающая способность, ожидаемое сопротивление будет составлять доли Ома.

Для тех кто имеет желание изучить вопрос глубже в Википедии "Закон Ома" и "Внутреннее сопротивление" при этом нужно помнить что это статьи в Энциклопедии а не в учебнике для 8-го класса средней школы.

И так собираем установку для измерения внутреннего сопротивления батареи LiMn204 10А/ч 48В

В процессе измерений получены следующие значения, снимаемые через 5 сек после подключения нагрузки:
1. U xx =54.45V
U Load =53.70V

2. U xx =54.20V
U Load =53.40V

3. U xx =53.97V
U Load =53.40V
I Load = 5.06A (ток нагрузки во всех случаях одинаковый)

Закон Ома - I=U/R Где R это сопротивление в Омах, I - ток в Амперах и U - напряжение в Вольтах

Отсюда R=U/I

Считаем так Uxx - U Load = U
Получаем 1. - 0.148 Ом
2. - 0.158 Ом
3. - 0.113 Ом
Очень близко к паспортным 105 мили Омам!

Чем вызвана такая разница? На самом деле снять показания не так и просто! На показания влияет степень разогрева ламп, просадка батареи которая в этот момент разряжается и это нормально. нас интересовал момент когда лампы уже прогрелись, а батарея не начала активно садиться.

На основании этих измерений трудно сделать окончательный вывод о внутреннем сопротивлении батареи но для дальнейших рассуждений возьмем результаты третьего измерения. (как лучший)

Задействованы только 3 лампы, оказалось удобно ток почти точно 5 А.

Промежуточные выводы:
1. Для повторения данного эксперимента достаточно Turnigy 130A его точность и возможности достаточны для таких измерений.
2. Моя батарея довольно основательно переделана, убран ключ, переделан внутренний монтаж, заменен красный(+) провод на 4 квадрата, был 1 квадрат.

Чем нам это полезно?
Возьмем в расчеты полное внутреннее сопротивление 0.1 Ома при токе 30 Ампер падение напряжения на самой батарее составит - 3 вольта вроде не много, при этом рассеиваемая мощность составит 90 Вт !!! понятно что мы не постоянно такой ток от батареи тянем но 90 Вт!!!! вот что греет ее изнутри! Есть все резоны заниматься уменьшением внутреннего сопротивления батареи! Провода потолще и покороче, долой разъемы и ключи!

Примечание:

Как считать?

Находим падение напряжения на внутреннем сопротивлении
1. Uxx - U Load = U, 53.97В - 53.40В = 0.57В

Из закона Ома для участка цепи, находим сопротивление
2. R=U/I, 0.57В / 5.06А = 0.113 Ом

Зная сопротивление находим падение напряжение для 30А потребляемых нашим моторколесом при разгоне.
3. U=I*R, 30А * 0.1 Ом = 3В

Находим рассеиваемую мощность на внутреннем сопротивлении
4. Р мощность, Р=I*U , 30А*3В=90Вт

А между тем план на сегодня не выполнен! Нам нужно получить разрядную кривую нашей батареи!

Для этого нам понадобиться Turnigy 130A будет считать ампер часы, UNI-T UT71C в режиме вольтметра и его USB интерфейс! Мыж не руками будем 2 часа через каждые 10 секунд записи делать?

Собираем установку!

Не все так просто! Необходимо рассчитывать количество записей потому как Эксель не желает более 255 значений в один график!

Здесь показаны первые 67 минут записи. БМС отключила батарею при 40.03В (Админ был прав) Емкость примерно 8.5 А/ч не уследил за Turnigy 130A.
Думал что будет больше емкость
Ставлю на зарядку с записью лога. Завтра продолжим.
Сажусь паять UPS для Turnigy
Зарядка идет 3.0А зарядным.

После анализа лога разряда, выяснил что после 42В батарея продержалась 40 секунд с током около 5А.
Вывод: Мы не теряем емкость батареи из за отключения контроллером, моторколеса, питания.
Аватар пользователя
eVel
Администратор
 
Сообщений: 1352
Зарегистрирован: 28 сен 2012, 12:22
Откуда: Киев
Reputation points: 715
Add reputation pointSubtract reputation point

Re: Электрические измерения в электротранспорте ()

Сообщение eVel » 07 мар 2013, 15:59

26.07.2012 - 09:50

респект за эксперимент!
по поводу графика - странно что на полном заряде в батарее 53,7В вместо 54,5В...
может там и потерялись полтора амперчаса?
Аватар пользователя
eVel
Администратор
 
Сообщений: 1352
Зарегистрирован: 28 сен 2012, 12:22
Откуда: Киев
Reputation points: 715
Add reputation pointSubtract reputation point

Re: Электрические измерения в электротранспорте ()

Сообщение eVel » 07 мар 2013, 16:01

tvigor
26.07.2012 - 10:13

В догадки играть не будем! Будем выяснять и доказывать.

Заряд батареи.
Сначала порассуждаем:
Мы знаем что наши зарядки типа CC/CV (ранее я обьяснял значения этих режимов) так вот большую часть времени зарядка находится в режиме CC, напряжение постоянно в процессе заряда растет на зажимах батареи.

Как правильно мерить фазу CV ?

Я предлагаю такой способ (экспериментально установлено) полностью зарядите батарею, затем дайте ей маленькую нагрузку (1 сек холостого хода колеса) затем отключив нагрузку, подключите зарядное и вольтметр (тестер в режиме вольтметра) и наблюдайте. Максимальное показание вольтметра перед отключением зарядки и есть искомая величина CV.
У меня штатная зарядка 1.8А - 54.51В
быстрая - 54.60В

Ниже график ЗАРЯДА для иллюстрации процесса заряда. Напомню режимы: - зарядка 3.0А, батарея LiMn204 10А/ч 48В

Думаю что нужно немного подробнее для интересующихся
Заряд начат после того как БМС отключила нагрузку
Сегодня повторим эксперимент РАЗРЯДА батареи учтя ошибки предыдущей попытки.
Аватар пользователя
eVel
Администратор
 
Сообщений: 1352
Зарегистрирован: 28 сен 2012, 12:22
Откуда: Киев
Reputation points: 715
Add reputation pointSubtract reputation point

Re: Электрические измерения в электротранспорте ()

Сообщение eVel » 07 мар 2013, 16:03

tvigor
26.07.2012 - 10:32

Подготовили установку, добавили бесперебойник к Турниге 130А, Уменьшили периодичность записей до 30 сек.

Режим разряда током ~5.0A То есть 0.5С!

Вот как это выглядит:
Напомню, все данные экспериментов получаються лично мной сдесь и сейчас.
По окончании основной серии экспериментов текст будет причесан.

Как мы заряжали батарею перед этим экспериментом?
Батарея была заряжена быстрым устройством и оставлена на ночь. Утром подключено штатное зарядное которое не захотело заряжать батарею.
К батарее, кратковременно (0.2сек) была подключена нагрузка после чего начался заряд. В процессе которого были выяснены пределы напряжения на выводах зарядки.

И так, заряд закончен!

Приступаем к разряду!

фото Туниги перед отключением нагрузки

После отключения нагрузки

Собственно график разряда с началом данных для анализа, первые два измерения без нагрузки.
Получено от батареи 8.787 А/ч Нужно подумать над результатами.

Все фото кликабельны! По клику получаем натуральный размер! Все фото имеют по длинной стороне 900 пикселов, Скрины не ужимались!
Аватар пользователя
eVel
Администратор
 
Сообщений: 1352
Зарегистрирован: 28 сен 2012, 12:22
Откуда: Киев
Reputation points: 715
Add reputation pointSubtract reputation point

След.

Вернуться в FAQ

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 2