Batterier laddning övervakning stabilisering

R8N

R8N

R8N CB SHOP
Mitt projekt att bygga en rullande radiostation av en gammal militärbil fortsätter. Efter att ha kört slut på batterierna i bilen allt för många gånger så måste jag uppgradera min strömförsörjning. Till detta tänkte jag använda en väl tilltagen batteribank med flera 12 volt AGM-batterier. Bilens elsystem är på 24 volt men det hindrar inte att bygga ett parallellt system för 12 volt.

För att övervaka dessa batterier tänkte jag bygga en enkel mätsond volt-ampere-meter till varje batteri som via USB, COM eller BUS förser en Raspberry Pi med data som sedan kan presentera på olika sätt via LAN. Varje batteri är tänkt att få en shunt vid ena batteripolen där jag kan mäta spänning ström och temperatur. Med en AD-omvandlare får man ut mätvärdena digitalt. Jag kan även tänka mig att använda dessa enkla mätsonder till större konsumenter för att hålla koll på vad varje enhet förbrukar.

Generatorn i bilen är för klen så den måste jag byta ut mot eller komplettera med en kraftig modell 150-250 A som snabbt kan ladda batterierna. Den inbyggda regulatorn skulle kunna bytas ut mot en regulator som styrs av RPi. På så sätt kan jag styra bulk- och float-spänningen beroende på batteristatusen. När inte generatorn snurrar sker laddning från andra källor, exempelvis solceller.

För att kunna använda batterierna på ett bra sätt behöver jag olika spänningar för olika tillämpningar. Dvs 5 V till USB-laddning, 12 V till datorer och skärmar, 14V till radioutrustning, 19V till datorer och skärmar.


Eftersom jag misstänker att någon annan redan har samma behov som mig så tänker jag inte uppfinna hjulet på nytt utan frågar er om ni har sett något liknande.

Jag behöver tips på spänningsomvandlare som inte stör ut kortvågsradion.
 
R8N said:
Jag behöver tips på spänningsomvandlare som inte stör ut kortvågsradion
Click to expand...
Om du listar de elektriska kraven på omvandlarna så ska jag försöka hjälpa till.
Om du sedan skulle behöva en lämplig strömsensor till varje batteri så har något i junkboxen som kanske skulle passa.
 

Attachments

  • 4646-X664_en.pdf
    44,6 KB · Views: 19
Här finns en uppenbar risk för "teknisk lekstuga"... Tänk "systembygge" och inte inproppning av grejer i en bil. Inproppandet leder till problem.

Ett tips är att kika på hur det är löst i militära sambandsbilar. Så gott som alltid är det ett helt separat DC-system för bilen och sambandsutrustningen. Eftersom det handlar om amatörradioprylar är det väl bra att ha en egen generator och 12V-batteri för den biten. Sofistikerade system för att övervaka laddning känns överarbetat
och risken är att det förbrukar mer energi än vad fördelarna blir. Räcker det inte med en voltmeter av biltyp som kopplas in till sambandsbatteriet med en tryckströmbytare. Voltmeter med skala för det som är intressant. En signal som varnar när spänningen är för låg är nog bra för att undvika djupurladdning av batterier.

Fördelen är att helt slippa någon spänningsomvandling. Något till överkomligt pris som inte stör på kortvåg kan man nog glömma att hitta. Pga effekten måste det bli switchad omvandling för att inte bränna bort för mycket i förlust. Att störa av en sådan kostar mer än vad själva omvandlaren kostar om man ska köpa nya komponenter. Eftersom det både är dyrt och jobbigt att störa av grejer så håller man sig till ett minimum. Det kan krävas åtgärder som att bygga in omvandlaren i en skärmad låda med genomföringsfilter och kanske stora drosslar.

Vanliga konsumentprylar uppfyller inte på långa vägar de krav som krävs här när det gäller EMC. Störningsfrihet borde värderas avsevärt mycket högre än att bilen är fullmatad med skojiga prylar. Anledningen till att potentialen för störproblem är så stor är helt enkelt att det blir mycket prylar på liten yta och dessutom nära till radioantenner där man ska ta emot svaga signaler. En svår utmaning. Kanske en omkopplare som fimpar allt ovidkommande trams när man kör radio?

Minns när dåvarande radioklubb fick för sig att använda packetradio och laptop ute på rallysträckorna för att överföra tider mm. DC/DC-skräpet som försörjde laptopparna störde som attan och fick åtgärdas. Notera att det ändå inte var frågan om KV. För en massa år sedan var jag med på ett antal field day contests. Den första var en katastrof. Där hade alla deltagare tagit med vad man tyckte behövdes utan tanke på att det skulle fungera i miljön. Miljön var radioantenner tätt inpå. Massor med egenproducerade störningar. Lärdomen var att kolla upp prylarna i förväg och total bannlysning av främmande prylar. Inga mobiltelefonladdare på operatörsplatserna. ALLT testkört i förväg och det visade på många störiga prylar som fick bytas eller åtgärdas - innan testen (under var det för sent). Exempelvis strömförsörjning till laptoppar.
 
Jag byggde en liknande till segelbåten. Jag använde en AVR mikrokontrollert och dess inbyggda A/D-omvandlare, samt en halleffektsensorbaserad strömmätare (finns på Elfa). Den jag byggde klarar att mäta strömuttag på runt 50A med ca 50mA noggranhet. Spänningen mäter jag med enkel spänningsdelare kopplad till en annan A/D-ingång på samma mikrokontroller (tror den hade 5 ingångar).

Vad gäller laddning och större generator; vad har du för batteri? Normala blyackumulatorer brukar inte gå att ladda med mer än ca 0.1 C, den intre resistansen ökar fort med laddströmmen. GEL- och AGM-batterier är där något bättre, dom brukar gå att ladda med 0.2-0.3 C. Så för att ha nytta av 150A generator så bör du alltså ha en batteribank på minst 500Ah.

Edit: Batterimätaren jag byggde drar ca 0.1 mA, så den står på året runt utan problem i båten.
 
Ja, jag for omkring några år i väg/järnvägsfordon och ägnade mig åt mätning på järnvägen i flera länder. Samlade information från flera källor där en 2D-laser var den primära. Samtlig apparatur gick i ett ethernet nätverk. Datorutrustningens komponenter var vanliga standardgrejor möjliga att köpa in hos vilken lokal handlare som helst och som drevs via inverter.

Mätningarna gjordes vanligtvis nattetid och ställde höga krav på yttre belysning. Förutom fordonets ordinarie belysning hade jag nog 7-8 extraljus framåt och 5 bakåt. När jag gick upp på räls körde jag ner fyra järnhjul med elektro-hydraulik.

Således ett strömkrävande ekipage. I början klarade jag mig med två blybatterier om ca 80-100 Ah och att originalgeneratorn byttes mot en kraftfullare variant. När det monterades ytterligare belysning blev det bekymmer då jag råkade ut för att bli helt strömlös en natt på spåret mellan Sala-Västerås. Klarade mig den gången genom att jag hade ett extrabatteri i skåpet bak och kunde, med all ej nödvändig utrustning för färd avslagen, koppla upp detta batteri så jag fick igång ekipaget och kunde ta mig av spåret vid nästa järnvägsövergång.

Lösningen blev ytterligare en generator som monterades så den ingick i drivningen av samma fläktrem som originalgeneratorn. Det här var en bra lösning eftersom man blir mindre sårbar med dubbla generatorer. Sen monterade jag också in volt- och amperemeter så jag kunde hålla ett öga på laddningen.

Verkstaden som monterade extrageneratorn slarvade dessvärre. På spåret nånstans väster om Kungsängen tappade jag generatorn en natt kort efter monteringen. Det blev ett j-a liv i motorrummet :) Denna gång hade jag dock tillräcklig spänning för att ta mig av banan efter att ha röjt i motorrummet. Det visade sig att verkstaden endast hade punktsvetsat generatorfästena lätt för att justera att remskivan kom rätt. Sen glömde de att svetsa klart, hur jag lyckades ta mig runt i ett par dygn på dessa punktsvetsar är en gåta. Efter att den monterats på plats igen fungerade systemet perfekt. Två batterier, två generatorer.

Jag har också byggt fordon som varit strömkrävande och där man tvingats slå av motorn emellanåt men ha förbrukare på. Då har jag monterat in dubbla elsystem som parallellkopplats av ett relä så snart generatorn producerat spänning. I det fallet kunde man köra slut på ström ena systemet men ha ett fulladdat system att starta fordonet på.
 
Nu har jag inte bestämt om jag ska bygga batteribanken med 24 V eller 12 V men det lutar åt det senare. Idag har jag en Waeco DCDC-omvandlare 40 A 24->12 som laddar ett 12 V-batteri när jag kör motorn. Den stör enormt på alla frekvenser under 40 MHz.

Jag tänkte förse radioapparaterna med ström direkt från batteri då de nöjer sig med 13,8 ±15% V (11,8-15,8 V). Min bärbara dator vill ha 19 V 85 W så den får ström från en DCDC-omvandlare jag köpte på Kjell&Co. Bilens stationära dator är en Mini-ITX med SSD. http://www.asrock.com/mb/Intel/Q1900DC-ITX/ för GPS, SDR, remote-styrning, Wifi, m.m. Den nöjer sig med 9-19 V 30 W så den kör jag direkt på batteriet. 12" TFT-skärmen är lite kinkigare med 11,5-13 V 10 W. Nu kör jag den direkt på batteriet men den borde ha reglerad 12 V då laddaren ger 14 V och ännu högre spänning om den skulle vara kopplad till generatorn. En kontorsskärm på 23"-24" vill ha 12 V eller 19 V och upp till 40 W.

Det samlade behovet av stabiliserad spänning beräknar jag till:
5 V 30 W för laddning av olika mobila enheter, Raspberry Pi och USB-hub.
12 V 100 W för datorutrustning som skärmar och router.
Huruvida dessa enheter ska drivas från 12 V eller 24 V vet jag inte ännu.

När det gäller batteriövervakningen så tycker jag om att kunna se hur batterierna mår och jag tror att strömförbrukningen för detta är försumbar. Det finns färdiga system att köpa men de är omotiverat dyra med tanke på nyttan.

Jag har även tänkt att driva bilens innerbelysning, dieselvärmare, kylskåp och 230 V växelriktare från batteribanken. Bilens startbatterier tänkte jag underhållsladda från batteribanken med en 12-24 DCDC-laddare eller två 12-12 galvaniskt åtskiljda DCDC-laddare som laddar varsitt batteri.

Vad det gäller laddning så vill AGM-batterier gärna ha hög laddningsström. Ett 60 Ah Optima-batteri tål upp till 60 A ström då det har väldigt lågt inre motstånd. En batteribank på 400 Ah skulle teoretiskt kunna laddas med 400 A om man väljer batterier med rent bly. Ju starkare generator desto mindre tid behöver bilmotorn köras på förhöjd tomgång.

Många DCDC blir det. :)
 
Nej det är inte så mycket, inte mer än tre fullvuxna extraljus i strömförbrukning. Sätt in ett kompressorkylskåp så orkar bilens ordinarie generator med alltsammans, om du nu inte har en sån där minibil. Vore det bara detta så skulle jag nöja mig med ett extrabatteri som avskiljs när inte generatorn laddar för att vara säker på att få fart på ekipaget igen.

Däremot får du räkna på effektförbrukningen för dina radioapparater. Det är där som du bränner effekt om du nu inte tänkt dig QRP. Har du nu inte tänkt dig att använda alltsammans under färd så utan att du istället kör till ett lämpligt QTH och etablerar en station, ja då skulle jag istället satsa på ett litet smidigt elverk som kan placeras en bit från fordonet och skippa inverters mm. Såna stör ohemult.
 
Är alla rädda för DC/DC-omvandlare? det verkar så om jag tolkat era svar rätt.
Det är givetvis skärmad låda som gäller och dessutom filter på både ingång och utgång, inget konstigt med det. Tänk "systembygge" som UKE nämner.

Jag brukar tänka så här......om man kan mata en enhet med t.ex 9V-15V hur ser då apparaten ut innanför skalet?
Jo där sitter förmodligen ytterligare en DC/DC-omvandlare eller en linjärregulator på 5V.

Att "bryta ner" matningsbehovet till ett absolut minimum brukar löna sig både när det gäller utstrålade störningar och verkningsgrad.
Det är ju ganska dumt att mata en DC/DC med en annan DC/DC.

En datorskärm innehåller flera omvandlare likaså gör en PC. Kolla upp vad fabrikanten anger som lägsta och högsta matningsspänning.

Om man vill ha 13,8V till sin radio så är det förmodligen också OK att mata 12V-förbrukarna med denna spänning.
Varför 19V till laptop? jo för att kunna ladda batteriet. Kör din mobil-laptop på 12V och skippa laddningen.

13,8V från 24V med en DC/DC är väldigt gynnsamt när det gäller verkningsgrad likaså 5V från 12V men vid låg effekt som i detta fallet går det lika bra att mata från 24V.

Dina behov skulle lätt kunna lösas med några buck-omvandlare och där du behöver galvaniskt åtskiljda spänningar så blir det bra med flyback-omvandlare.
 
Jag har aldrig lyckats komma upp i så höga laddströmmar som 1C med generator. Optima rekommenderar max 10A till sina 60Ah BlueTop om man inte har en flerstegsladdare med temperaturövervakning.

Vad gäller DC/DC-omvandlare så tycker jag inte man behöver vara så rädd att utesluter dom helt. Det finns absolut bra DC/DC-omvandlare som inte stör (märkbart). Problemet är bara att det finns oändligt många fler som stör...
 
Ett elverk är många gånger otänkbart då jag inte alltid står på platser där det är okej. Därför vill jag inte vara beroende av ett sådant. Vid behov av låga störningar kan man alltid stänga av störningskällorna och bara använda batterierna.

Just nu lutar det åt en rejäl 12 V batteribank med AGM-batterier. Sedan kraftigaste möjliga 12 V-generator med extern laddningsregulator. Kan ju vara bra att kunna styra den generatorn manuellt när bilen ska kallstartas så att motorn orkar runt. AGM-batterier eftersom de tål djup urladdning och hög laddningsström.

Att jag vill ha övervakning av batterierna gör att datorn kan stänga ner utrustning och sig själv när spänningen sjunker för mycket. Jag vill även ha möjligheten att se batteristatus när jag fjärrstyr utrustningen via internet eller radiolänk från annan plats.

IMG_4067.jpg
Här ser man 178 Wifi-nät samtidigt.
 
Last edited:
Absolut, men det kräver att man laddar med mer än 14.7 volt vilket kräver en "intelligent" laddare, annars laddar man sönder batterierna. För att hålla temperaturen under 50 grader krävs det ju också att laddaren han temperaturkontroll. Generatorer brukan ha en fast laddspänning på ca 14.2 volt.
 
Det är där de små mätsonderna på varje batteri kommer in i bilden. Jag vill kunna läsa av spänning ström och temperatur. Genom att ta bort generatorns inbyggda laddningsregulator och ersätta den med en extern sådan som tar indata från mätsonderna kan man optimera laddningen. På köpet får man kompensering för spänningsfallet i kablarna mellan generator och batteribank.

Med ett vanligt laddningsrelä blir aldrig bilbatterierna 100% laddade. Ett alternativ kan vara att komplettera med solpaneler för den sista toppladdningen och sedan underhållsladdning. I min husvagn använder jag en DCDC-laddare från Ctek för detta ändamål eftersom jag inte har hittat någon annan solcellsregulator med IUI-laddning. Länk: http://www.ctek.com/se/sv/chargers/D250S DUAL
 
Det bör ju funka bra. Om du är intresserad kan jag säkert leta fram ritningarna på batterimonitorn jag gjorde med en AVR. Inte riktigt säker på var jag har dom numera bara...
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top