Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Originale und alternative Zubehörteile für den Segway
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Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
--> Vorstellung meiner Entwicklung eines Diagnosegerätes für Segway-Akkus:
0.0) Motivation
Im Zuge der Entwicklungsarbeiten zum hier unlängst vorgestellten Projekt "9Ah-Akku" hatte ich nach einer Möglichkeit gesucht, die vitalen Daten eines Segway-Akkus anzeigen zu können. Es ist bekannt, dass der Akku über einen Systembus mit der Segway-Base kommuniziert und diverse Daten austauscht. Nach monatelanger Forschungsarbeit konnte dieser Datenstrom erfolgreich interpretiert werden. In einer ersten Version erfolgte die Darstellung der relevanten Daten des Akkus auf einem PC-Bildschirm, was sich jedoch in der täglichen Anwendung als etwas unflexibel herausstellte.
Nach meiner Vorstellung sollte es ein portables Gerät in der Größe eines Multimeters sein. So kam ich zu dem Entwurf des „mobilen Visualisierers", welcher viele Vorzüge in sich vereint: Ein formschönes, professionelles Handgerät mit TFT-Farbdisplay und Folientastatur, welches unterwegs flexibel einsetzbar ist. Im Gegensatz zu anderen Geräten besteht somit der Vorteil der völligen Netzunabhängigkeit, da das Gerät ohne Netzteil und Batterien auskommt.
Diese Projektarbeit möchte ich im Folgenden ausführlich vorstellen.
1.0) Prinzip
Der „mobile Visualisierer" oder auch Mobile Batterie Analysator - kurz MBA - wurde als innovatives Handgerät konzipiert, welches über ein 3m langes Spiralkabel und einem abgesicherten Adapter mit dem Segway-Akku verbunden wird.
Über eine Folientastatur können Einstellungen ausgewählt und Eingaben gemacht werden, ein interner, nichtflüchtiger Speicher (EEPROM) wird genutzt, um dabei die jeweils letzte Einstellung für die nächste Sitzung abzuspeichern.
Bei dem Konzept wurde von Anfang an großer Wert auf Sicherheit und Netzunabhängigkeit gelegt, das Gerät wird direkt vom Segway-Akku versorgt.
Nach der Aktivierung tritt das Gerät über den Systembus mit dem Akku in Verbindung, liest die relevanten Daten des Akkus aus und zeigt diese auf einem beleuchtetem TFT-Farbdisplay an. Die Daten werden auf insg. 8 Bildschirmen - den sog. Screen - zur Verfügung gestellt, wobei die Zusammenstellung der Werte des 8. Screen durch den Anwender frei gewählt werden kann.
Der vom Akku (normalerweise zur Segway-Base) gesendete Status wird permanent visualisiert, womit bereits im Vorfeld eingeschätzt werden kann, ob die Base einen Akku als fehlerfrei akzeptiert oder nicht. Zusätzlich warnt eine akustisch-optische Alarmvorrichtung den Anwender vor einem kritischen Betriebszustand bzw. weist auf eine mögliche Fehlersituation hin.
2.0) Funktionsumfang
Folgende Werte werden auf dem TFT-Farbdisplay visualisiert:
- Status-Bytes (entspricht dem Datenstrom Akku <-> Base)
- Akku-Status (OK / FAIL)
- Anzeige des Akku-Fehlercode bei Status = FAIL
- Status Systembus (OK / FAIL)
- 23 Zellenspannungen, Genauigkeit +/- 0,5%
- Maximale Zellendifferenz in mV (Drift)
- Durchschnittliche Zellenspannung in mV (AVG)
- Zelle mit höchster Spannung, mit Angabe der Zellen-Nr.
- Zelle mit niedrigster Spannung, mit Angabe der Zellen-Nr.
- Gesamtspannung in V (Messung durch Akku-BMS), Genauigkeit +/- 0,5%
- Gesamtspannung vom MBA-internen ADC, Genauigkeit +/- 0,5%
- pos. Strom in mA (Entladen), Genauigkeit +/- 1%
- neg. Strom in mA (Aufladen), Genauigkeit +/- 2%
- Maximalwert pos. Strom
- Maximalwert neg. Strom
- Akku-Gesamttemperatur in °C
- Temperatur der 4 Einzelsensoren in °C
- Ladezustand SOC (State Of Charge) in %
- Kapazität in Ah (Aufladen / Entladen bis 4A über Buchsen am Base-Adapter)
- Spannung der internen 12V-Versorgung (ADC-Kontrollwert)
Weitere Eigenschaften bzw. Funktionen des Mobilen Batterie Analysators (MBA):
- TFT-Beleuchtung mit optional wählbarer Stromsparfunktion
- Auf insg. 8 Bildschirmen werden die Daten vom Akku dargestellt
- Ein Bildschirm kann beliebig vom Anwender zusammengestellt werden
- Vom Anwender gemachte Änderungen bleiben dauerhaft erhalten (EEPROM)
- Die letzte Auswahl bleibt dauerhaft erhalten (EEPROM)
- Akustisch-optische Alarmfunktion bei Unter- / Überspannung
- Akustisch-optische Alarmfunktion Status = FAIL (mit Fehlercode-Anzeige)
- Datenübertragung zu PC / Laptop mittels Q-Datensatztelegramm
- Schnellstartfunktion
- Selbsttestfunktion
- Geräte-Funktion im Bereich 32...88V
- Möglichkeit eine Akku-Schnellladung / einen Akku-Kapazitätstest durchzuführen
- Möglichkeit tiefentladene Akkus zu regenerieren / refreshen
- Möglichkeit ältere Akkus anzuschließen, z.B. Rev.AC
- Gerät durch 2 Relais entkoppelt = keine Entladung wenn Gerät gesteckt aber Aus ist
- Hochwertige Folientastatur mit abriebfester Bedruckung und taktiler Rückmeldung
- Professionelles Handgehäuse
3.0) Datenübertragung
Eine Datenübertragung zu einem PC kann realisiert werden, der MBA verfügt bereits über ein entsprechendes Softwaremodul, um ein Q-Datensatztelegramm mit allen relevanten Parametern des Akkus senden zu können.
Übertragungsformat: <STX> <Q> <DATA_1> ... <DATA_120> <CRC> <ETX>
4.0) Akku-Adapter
Der Adapter verfügt neben einem orig. Segway-Base-Stecker mit Goldkontakten über eine Schraubsicherung, sowie über zwei 4mm-Laborbuchsen (rot / blau), welche über eine Sicherung direkt mit Pluspol (+) und Masse (-) des Akkus verbunden sind.
Der Adapter ist über ein 3m-Spiralkabel mit dem MBA verbunden, wobei anzumerken ist, dass selbst unter Volllast bei der Leitungslänge keine Störungen festzustellen sind.
- Aufladen / Entladen eines Segway-Akkus unter Verwendung der beiden 4mm-Buchsen:
Zunächst einmal kann an den Buchsen ein Voltmeter (DVM) angeschlossen werden, um die Klemmenspannung des Akkus zu kontrollieren, z.B. bei ausgeschaltetem MBA, wodurch die filigranen Kontakte des Akkus geschont werden (kein Herumpetern mehr mit Messspitzen im Akku-Anschluß nötig).
Viel interessanter ist es aber, für eine Kapazitätsmessung eine Last zum Entladen des Akkus, oder ein strombegrenzendes 80V/3A-Netzteil zum Aufladen des Akkus anzuschließen. Nicht nur ein 2 Std.-Schnellladevorgang wäre dadurch möglich, auch tiefentladene Akkus können gerettet werden; ein Extranutzen übrigens, der woanders bereits ohne Analysefunktion hunderte € kostet...
Der wirksame Strom fließt dabei übrigens NICHT über das 3m-Spiralkabel, sondern nur auf kurzem Weg über Buchsen und Sicherung direkt zurück zum Akku.
5.0) Sicherheit für Gerät und Akku
Es wurden mehrere Schutzmechanismen vorgesehen, um sowohl den MBA, wie auch einen adaptierten Akku bestmöglich zu schützen.
- Entkopplung der Versorgungsleitungen durch interne Relais:
Zwei interne Relais trennen ggf. die Verbindung zum adaptierten Akku: Im Fall eines kritischen Betriebszustandes nach Alarmmeldung automatisch, oder wenn der MBA durch den Anwender ausgeschaltet wird (Betätigung Shift-Taste für > 1s).
Der Betriebsstrom zum DC/DC-Wandler des MBA ist dann wirksam unterbrochen, der Akku kann am Adapter angeschlossen bleiben, ohne das ein weiterer Stromverbrauch stattfindet.
Es gibt einen weiteren Sicherheitsmechanismus: Die Relaisverbindung wird gar nicht erst hergestellt, wenn bestimmte Minima nicht erfüllt sind!
Bevor der Controller des MBA ein Relais dauerhaft ansteuert, wird die Höhe der zu schaltenden Spannung durch interne MBA-ADC überprüft. Liegt diese nicht im vorgegebenen Spannungsbereich, wird das Relais nicht angesteuert und stattdessen ein Warnton ausgegeben, ggf. i.V.m. Anzeige des fehlerhaften Spannungswertes. Diese Messungen werden erstmalig mit Betätigung des Einschalttasters ausgeführt.
- Schutz vor Überspannung:
Interne Suppressor-Schutzdioden sichern die relevanten Spannungen zusätzlich ab. Im Fall einer unwahrscheinlichen MBA-Fehlfunktion ist vorgesehen, dass diese Schutzdioden niederohmig werden und somit wirksam verhindern, dass die Überspannung auf den angeschlossenen Akku gespeist wird. Eine Strombegrenzung vor dem DC/DC-Wandler und eine weitere PICO-Feinsicherung unterstützen diesen Vorgang.
- Schutz vor Überstrom:
Neben mehreren Schmelzsicherungen wurden weitere Maßnahmen ergriffen, um Einschaltstromspitzen wirksam zu vermeiden.
- Schutz der Kontakte von Akku und MBA-Adapter:
Durch Einsatz von mehreren galvanisch trennenden Relais ist sichergestellt, dass die Verbindung zum Akku im stromlosen Zustand hergestellt und gelöst werden kann.
Erst wenn der Einschalttaster auf der Geräterückseite durch den Anwender betätigt wird, wird der Stromkreis geschlossen, Gerätestart und Selbsttest durchgeführt, und die Kommunikation zum Akku aufgebaut.
- Arbeitsbereich:
Das Gerät arbeitet grundsätzlich in dem durch den internen DC/DC-Wandler vorgegebenen Spannungsbereich von ca. 32...88V.
Allerdings gibt es unterhalb von 62V einen Warnton und das interne Relais hält die Versorgung des Gerätes nicht länger aufrecht, bzw. stellt die Relaisverbindung gar nicht erst her. Im letzteren Fall entscheidet der Anwender nach eigenem Ermessen, wie lange der Einschalttaster betätigt wird.
- Redundante Spannungsmessung:
Der Visualisierer führt mittels internen AD-Wandlern eigene Spannungsmessungen durch, u.a. wird die Akku-Klemmenspannung mit einer Genauigkeit von +/- 0,5% permanent gemessen und auf kritische Grenzwerte geprüft (U_ADC).
Damit ist ein zuverlässiger Vergleich zu der von der Akku-BMS ermittelten und über den Systembus übertragenen Akku-Gesamtspannung möglich (U_I/O).
Selbst bei Störung / Ausfall des Systembus ist sich der Visualisierer über die Höhe der Akku-Klemmenspannung stets im Klaren.
- Fehler / Alarmsituation:
Mit Erreichen eines kritischen Betriebszustand, z.B. Unterspannung einer Lithiumzelle, oder einer Fehlermeldung des Akkus, wird der Anwender durch eine akustisch-optische Alarmfunktion (Signalton & blinkende TFT-Beleuchtung) darauf aufmerksam gemacht. Spätestens mit Erreichen einer vorgegebenen Unterspannungsgrenze - welche aus Sicherheitsgründen höher als der Segway-Abschaltwert ist - schaltet das Gerät über die internen Relais die eigene Stromversorgung ab, um eine weitere Entladung des Akkus wirksam zu vermeiden.
6.0) Fotostrecke
Der betriebsbereite Visualisierer mit 3m-Spiralkabel und Akku-Adapter:
Typisches Anwendungsbeispiel mit AF-Akku:
Das TFT zeigt die gesamte Status-Info vom Akku sowie die internen ADC-Kontrollwerte.
Hier gibt es einen ersten Hinweis auf die hohe Genauigkeit des Messverfahrens und des internen AD-Wandlers, welcher die Akku-Klemmenspannung permanent überprüft: Das mit einer Genauigkeit von +/- 0,05% kalibrierte Fluke87-DVM zeigt mit 73,8V exakt den gleichen Wert an den Anschlüssen des Akkus an, wie der Visualisierer (mit 3m Spiralkabel bis zum Messpunkt):
Genauigkeits-Vergleich zw. Fluke87 (+/- 0,05%) und Akku-Analysator (+/- 0,5%).
Hier zeigt sich erneut die hohe Genauigkeit im Vergleich der Spannungen U_ADC, U_I/O und C.-Sum: Letztere ist die (einmalig gerundete) Fließkomma-Addition aller über den Systembus gemeldeten 23 Zellen-Einzelspannungen in mV:
Das TFT zeigt einzelne Zellenspannungen (hier als Auswahl Zelle 17...23) und die absolute Zellen-Differenzspannung in mV (Drift):
Ein Screen speziell für Kapazitätsmessungen. Das TFT zeigt, neben Kapazität und Strom, alle bei einer Entladung wichtigen Werte des Akkus an:
7.0) Weiterführende Dokumentation:
Ein erstes Video zur Funktionalität des MBA findet sich in meinem internationalen YT-Kanal:
https://youtu.be/u9UsTmNTf44
0.0) Motivation
Im Zuge der Entwicklungsarbeiten zum hier unlängst vorgestellten Projekt "9Ah-Akku" hatte ich nach einer Möglichkeit gesucht, die vitalen Daten eines Segway-Akkus anzeigen zu können. Es ist bekannt, dass der Akku über einen Systembus mit der Segway-Base kommuniziert und diverse Daten austauscht. Nach monatelanger Forschungsarbeit konnte dieser Datenstrom erfolgreich interpretiert werden. In einer ersten Version erfolgte die Darstellung der relevanten Daten des Akkus auf einem PC-Bildschirm, was sich jedoch in der täglichen Anwendung als etwas unflexibel herausstellte.
Nach meiner Vorstellung sollte es ein portables Gerät in der Größe eines Multimeters sein. So kam ich zu dem Entwurf des „mobilen Visualisierers", welcher viele Vorzüge in sich vereint: Ein formschönes, professionelles Handgerät mit TFT-Farbdisplay und Folientastatur, welches unterwegs flexibel einsetzbar ist. Im Gegensatz zu anderen Geräten besteht somit der Vorteil der völligen Netzunabhängigkeit, da das Gerät ohne Netzteil und Batterien auskommt.
Diese Projektarbeit möchte ich im Folgenden ausführlich vorstellen.
1.0) Prinzip
Der „mobile Visualisierer" oder auch Mobile Batterie Analysator - kurz MBA - wurde als innovatives Handgerät konzipiert, welches über ein 3m langes Spiralkabel und einem abgesicherten Adapter mit dem Segway-Akku verbunden wird.
Über eine Folientastatur können Einstellungen ausgewählt und Eingaben gemacht werden, ein interner, nichtflüchtiger Speicher (EEPROM) wird genutzt, um dabei die jeweils letzte Einstellung für die nächste Sitzung abzuspeichern.
Bei dem Konzept wurde von Anfang an großer Wert auf Sicherheit und Netzunabhängigkeit gelegt, das Gerät wird direkt vom Segway-Akku versorgt.
Nach der Aktivierung tritt das Gerät über den Systembus mit dem Akku in Verbindung, liest die relevanten Daten des Akkus aus und zeigt diese auf einem beleuchtetem TFT-Farbdisplay an. Die Daten werden auf insg. 8 Bildschirmen - den sog. Screen - zur Verfügung gestellt, wobei die Zusammenstellung der Werte des 8. Screen durch den Anwender frei gewählt werden kann.
Der vom Akku (normalerweise zur Segway-Base) gesendete Status wird permanent visualisiert, womit bereits im Vorfeld eingeschätzt werden kann, ob die Base einen Akku als fehlerfrei akzeptiert oder nicht. Zusätzlich warnt eine akustisch-optische Alarmvorrichtung den Anwender vor einem kritischen Betriebszustand bzw. weist auf eine mögliche Fehlersituation hin.
2.0) Funktionsumfang
Folgende Werte werden auf dem TFT-Farbdisplay visualisiert:
- Status-Bytes (entspricht dem Datenstrom Akku <-> Base)
- Akku-Status (OK / FAIL)
- Anzeige des Akku-Fehlercode bei Status = FAIL
- Status Systembus (OK / FAIL)
- 23 Zellenspannungen, Genauigkeit +/- 0,5%
- Maximale Zellendifferenz in mV (Drift)
- Durchschnittliche Zellenspannung in mV (AVG)
- Zelle mit höchster Spannung, mit Angabe der Zellen-Nr.
- Zelle mit niedrigster Spannung, mit Angabe der Zellen-Nr.
- Gesamtspannung in V (Messung durch Akku-BMS), Genauigkeit +/- 0,5%
- Gesamtspannung vom MBA-internen ADC, Genauigkeit +/- 0,5%
- pos. Strom in mA (Entladen), Genauigkeit +/- 1%
- neg. Strom in mA (Aufladen), Genauigkeit +/- 2%
- Maximalwert pos. Strom
- Maximalwert neg. Strom
- Akku-Gesamttemperatur in °C
- Temperatur der 4 Einzelsensoren in °C
- Ladezustand SOC (State Of Charge) in %
- Kapazität in Ah (Aufladen / Entladen bis 4A über Buchsen am Base-Adapter)
- Spannung der internen 12V-Versorgung (ADC-Kontrollwert)
Weitere Eigenschaften bzw. Funktionen des Mobilen Batterie Analysators (MBA):
- TFT-Beleuchtung mit optional wählbarer Stromsparfunktion
- Auf insg. 8 Bildschirmen werden die Daten vom Akku dargestellt
- Ein Bildschirm kann beliebig vom Anwender zusammengestellt werden
- Vom Anwender gemachte Änderungen bleiben dauerhaft erhalten (EEPROM)
- Die letzte Auswahl bleibt dauerhaft erhalten (EEPROM)
- Akustisch-optische Alarmfunktion bei Unter- / Überspannung
- Akustisch-optische Alarmfunktion Status = FAIL (mit Fehlercode-Anzeige)
- Datenübertragung zu PC / Laptop mittels Q-Datensatztelegramm
- Schnellstartfunktion
- Selbsttestfunktion
- Geräte-Funktion im Bereich 32...88V
- Möglichkeit eine Akku-Schnellladung / einen Akku-Kapazitätstest durchzuführen
- Möglichkeit tiefentladene Akkus zu regenerieren / refreshen
- Möglichkeit ältere Akkus anzuschließen, z.B. Rev.AC
- Gerät durch 2 Relais entkoppelt = keine Entladung wenn Gerät gesteckt aber Aus ist
- Hochwertige Folientastatur mit abriebfester Bedruckung und taktiler Rückmeldung
- Professionelles Handgehäuse
3.0) Datenübertragung
Eine Datenübertragung zu einem PC kann realisiert werden, der MBA verfügt bereits über ein entsprechendes Softwaremodul, um ein Q-Datensatztelegramm mit allen relevanten Parametern des Akkus senden zu können.
Übertragungsformat: <STX> <Q> <DATA_1> ... <DATA_120> <CRC> <ETX>
4.0) Akku-Adapter
Der Adapter verfügt neben einem orig. Segway-Base-Stecker mit Goldkontakten über eine Schraubsicherung, sowie über zwei 4mm-Laborbuchsen (rot / blau), welche über eine Sicherung direkt mit Pluspol (+) und Masse (-) des Akkus verbunden sind.
Der Adapter ist über ein 3m-Spiralkabel mit dem MBA verbunden, wobei anzumerken ist, dass selbst unter Volllast bei der Leitungslänge keine Störungen festzustellen sind.
- Aufladen / Entladen eines Segway-Akkus unter Verwendung der beiden 4mm-Buchsen:
Zunächst einmal kann an den Buchsen ein Voltmeter (DVM) angeschlossen werden, um die Klemmenspannung des Akkus zu kontrollieren, z.B. bei ausgeschaltetem MBA, wodurch die filigranen Kontakte des Akkus geschont werden (kein Herumpetern mehr mit Messspitzen im Akku-Anschluß nötig).
Viel interessanter ist es aber, für eine Kapazitätsmessung eine Last zum Entladen des Akkus, oder ein strombegrenzendes 80V/3A-Netzteil zum Aufladen des Akkus anzuschließen. Nicht nur ein 2 Std.-Schnellladevorgang wäre dadurch möglich, auch tiefentladene Akkus können gerettet werden; ein Extranutzen übrigens, der woanders bereits ohne Analysefunktion hunderte € kostet...
Der wirksame Strom fließt dabei übrigens NICHT über das 3m-Spiralkabel, sondern nur auf kurzem Weg über Buchsen und Sicherung direkt zurück zum Akku.
5.0) Sicherheit für Gerät und Akku
Es wurden mehrere Schutzmechanismen vorgesehen, um sowohl den MBA, wie auch einen adaptierten Akku bestmöglich zu schützen.
- Entkopplung der Versorgungsleitungen durch interne Relais:
Zwei interne Relais trennen ggf. die Verbindung zum adaptierten Akku: Im Fall eines kritischen Betriebszustandes nach Alarmmeldung automatisch, oder wenn der MBA durch den Anwender ausgeschaltet wird (Betätigung Shift-Taste für > 1s).
Der Betriebsstrom zum DC/DC-Wandler des MBA ist dann wirksam unterbrochen, der Akku kann am Adapter angeschlossen bleiben, ohne das ein weiterer Stromverbrauch stattfindet.
Es gibt einen weiteren Sicherheitsmechanismus: Die Relaisverbindung wird gar nicht erst hergestellt, wenn bestimmte Minima nicht erfüllt sind!
Bevor der Controller des MBA ein Relais dauerhaft ansteuert, wird die Höhe der zu schaltenden Spannung durch interne MBA-ADC überprüft. Liegt diese nicht im vorgegebenen Spannungsbereich, wird das Relais nicht angesteuert und stattdessen ein Warnton ausgegeben, ggf. i.V.m. Anzeige des fehlerhaften Spannungswertes. Diese Messungen werden erstmalig mit Betätigung des Einschalttasters ausgeführt.
- Schutz vor Überspannung:
Interne Suppressor-Schutzdioden sichern die relevanten Spannungen zusätzlich ab. Im Fall einer unwahrscheinlichen MBA-Fehlfunktion ist vorgesehen, dass diese Schutzdioden niederohmig werden und somit wirksam verhindern, dass die Überspannung auf den angeschlossenen Akku gespeist wird. Eine Strombegrenzung vor dem DC/DC-Wandler und eine weitere PICO-Feinsicherung unterstützen diesen Vorgang.
- Schutz vor Überstrom:
Neben mehreren Schmelzsicherungen wurden weitere Maßnahmen ergriffen, um Einschaltstromspitzen wirksam zu vermeiden.
- Schutz der Kontakte von Akku und MBA-Adapter:
Durch Einsatz von mehreren galvanisch trennenden Relais ist sichergestellt, dass die Verbindung zum Akku im stromlosen Zustand hergestellt und gelöst werden kann.
Erst wenn der Einschalttaster auf der Geräterückseite durch den Anwender betätigt wird, wird der Stromkreis geschlossen, Gerätestart und Selbsttest durchgeführt, und die Kommunikation zum Akku aufgebaut.
- Arbeitsbereich:
Das Gerät arbeitet grundsätzlich in dem durch den internen DC/DC-Wandler vorgegebenen Spannungsbereich von ca. 32...88V.
Allerdings gibt es unterhalb von 62V einen Warnton und das interne Relais hält die Versorgung des Gerätes nicht länger aufrecht, bzw. stellt die Relaisverbindung gar nicht erst her. Im letzteren Fall entscheidet der Anwender nach eigenem Ermessen, wie lange der Einschalttaster betätigt wird.
- Redundante Spannungsmessung:
Der Visualisierer führt mittels internen AD-Wandlern eigene Spannungsmessungen durch, u.a. wird die Akku-Klemmenspannung mit einer Genauigkeit von +/- 0,5% permanent gemessen und auf kritische Grenzwerte geprüft (U_ADC).
Damit ist ein zuverlässiger Vergleich zu der von der Akku-BMS ermittelten und über den Systembus übertragenen Akku-Gesamtspannung möglich (U_I/O).
Selbst bei Störung / Ausfall des Systembus ist sich der Visualisierer über die Höhe der Akku-Klemmenspannung stets im Klaren.
- Fehler / Alarmsituation:
Mit Erreichen eines kritischen Betriebszustand, z.B. Unterspannung einer Lithiumzelle, oder einer Fehlermeldung des Akkus, wird der Anwender durch eine akustisch-optische Alarmfunktion (Signalton & blinkende TFT-Beleuchtung) darauf aufmerksam gemacht. Spätestens mit Erreichen einer vorgegebenen Unterspannungsgrenze - welche aus Sicherheitsgründen höher als der Segway-Abschaltwert ist - schaltet das Gerät über die internen Relais die eigene Stromversorgung ab, um eine weitere Entladung des Akkus wirksam zu vermeiden.
6.0) Fotostrecke
Der betriebsbereite Visualisierer mit 3m-Spiralkabel und Akku-Adapter:
Typisches Anwendungsbeispiel mit AF-Akku:
Das TFT zeigt die gesamte Status-Info vom Akku sowie die internen ADC-Kontrollwerte.
Hier gibt es einen ersten Hinweis auf die hohe Genauigkeit des Messverfahrens und des internen AD-Wandlers, welcher die Akku-Klemmenspannung permanent überprüft: Das mit einer Genauigkeit von +/- 0,05% kalibrierte Fluke87-DVM zeigt mit 73,8V exakt den gleichen Wert an den Anschlüssen des Akkus an, wie der Visualisierer (mit 3m Spiralkabel bis zum Messpunkt):
Genauigkeits-Vergleich zw. Fluke87 (+/- 0,05%) und Akku-Analysator (+/- 0,5%).
Hier zeigt sich erneut die hohe Genauigkeit im Vergleich der Spannungen U_ADC, U_I/O und C.-Sum: Letztere ist die (einmalig gerundete) Fließkomma-Addition aller über den Systembus gemeldeten 23 Zellen-Einzelspannungen in mV:
Das TFT zeigt einzelne Zellenspannungen (hier als Auswahl Zelle 17...23) und die absolute Zellen-Differenzspannung in mV (Drift):
Ein Screen speziell für Kapazitätsmessungen. Das TFT zeigt, neben Kapazität und Strom, alle bei einer Entladung wichtigen Werte des Akkus an:
7.0) Weiterführende Dokumentation:
Ein erstes Video zur Funktionalität des MBA findet sich in meinem internationalen YT-Kanal:
https://youtu.be/u9UsTmNTf44
- Fliegentod
- Beiträge: 401
- Registriert: 24.02.2009 13:50
- Wohnort: Hannover
Re: Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Beitrag von Fliegentod »
respekt! wird bei welchem preis ungefähr landen?
- mathiegi
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- Beiträge: 2418
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- Kontaktdaten:
Re: Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Ein dickes Daumen hoch SegFenn!
Ein schönes und sehr kompaktes Gerät, das gefällt mir. Viele Funktionen sind sehr ähnlich mit dem SL02 und der SS01.
Nun aber noch einige Fragen:
- wie hoch ist der Eigenverbrauch des Gerätes? Wird dieser auch in die Kapazitätmessung eingerechnet?
- wird ein reanimieren von tiefentladenen Akkus bis 32V hoch einfach "blind" geladen? Wie kommt man auf den Akku wenn das Relais den Zugang trennt?
- Beim entladen mittles einer externen Last (Konstantstromsenke) kann eine Entladeschlussspannung angegeben werden? Ist somit ein unbeaufsichtigtes entladen möglich? Die Kapazität des Akkus nimmt mit dem Entladestom ab, darum sollte um stets vergleichbare Resulate zu bekommen immer mit der selben Strom (typischer mittler Verbrauch des Segway im Fahrbetrieb) entladen werden
- wo ist die Datenschnittstelle zum Rechner? Kabellos?
Ein schönes und sehr kompaktes Gerät, das gefällt mir. Viele Funktionen sind sehr ähnlich mit dem SL02 und der SS01.
Nun aber noch einige Fragen:
- wie hoch ist der Eigenverbrauch des Gerätes? Wird dieser auch in die Kapazitätmessung eingerechnet?
- wird ein reanimieren von tiefentladenen Akkus bis 32V hoch einfach "blind" geladen? Wie kommt man auf den Akku wenn das Relais den Zugang trennt?
- Beim entladen mittles einer externen Last (Konstantstromsenke) kann eine Entladeschlussspannung angegeben werden? Ist somit ein unbeaufsichtigtes entladen möglich? Die Kapazität des Akkus nimmt mit dem Entladestom ab, darum sollte um stets vergleichbare Resulate zu bekommen immer mit der selben Strom (typischer mittler Verbrauch des Segway im Fahrbetrieb) entladen werden
- wo ist die Datenschnittstelle zum Rechner? Kabellos?
Liebe Grüsse
mathiegi/der Segwayflüsterer
DIE SEGWAY SCHRAUBER
https://www.facebook.com/groups/DieSegwaySchrauber/
www.youtube.com/user/mathiegi/
Segway? Ich steh drauf!
mathiegi/der Segwayflüsterer
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Segway? Ich steh drauf!
- Roberto
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Re: Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Hallo SegFenn
Gratuliere zu deiner Leistung !!
Da hast Du ja sehr viel Aufwand und Zeit investiert.....
Das weis keiner besser als ich
l.G. Roberto
Gratuliere zu deiner Leistung !!
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Da hast Du ja sehr viel Aufwand und Zeit investiert.....
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Das weis keiner besser als ich
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l.G. Roberto
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Re: Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Der Eigenverbrauch ist von versch. Faktoren abhängig, am meisten verbraucht die TFT-Beleuchtung (ca. 50%). Die Stromaufnahme steigt durch den DC/DC-Wandler mit sinkender Akku-Klemmenspannung.mathiegi hat geschrieben:- wie hoch ist der Eigenverbrauch des Gerätes? Wird dieser auch in die Kapazitätmessung eingerechnet?
Über den Daumen und unter Volllast (Beleuchtung und alle Relais = Ein):
- bei Akku-U = 82V: ca. 36mA
- bei Akku-U = 50V: ca. 90mA
Selbstverständlich wird der Eigenverbrauch bei der Kapazitätsmessung berücksichtigt!
Im Prinzip ja, Du bist vom Fach und weißt ja was Du da machst. Aber Du kannst ein Voltmeter an die Buchsen klemmen und so den Spannungsverlauf verfolgen. Ab 32V lässt sich der MBA dann aktivieren...- wird mein reanimieren von tiefentladenen Akkus bis 32V hoch einfach "blind" geladen?
Ein guter Punkt! Ich hatte lange überlegt ein dickes 16A-Relais zu verbauen.... Leider reicht die restliche Power vom 100€-teuren DC/DC-Wandler nicht mehr dafür aus, der würde dann kochend heiß und Du hättest einen schönen Taschenofen für den harten Winter in der Schweiz....- Beim Entladen mittles einer externen Last (Konstantstromsenke) kann eine Entladeschlussspannung angegeben werden? Ist somit ein unbeaufsichtigtes entladen möglich? Die Kapazität des Akkus nimmt mit dem Entladestom ab, darum sollte um stets vergleichbare Resulate zu bekommen immer mit der selben Strom (typischer mittler Verbrauch des Segway im Fahrbetrieb) entladen werden
![dance1 :dance1:](./images/smilies/yahoo.gif)
Leider musste ich aus diesen Gründen darauf verzichten, so gern ich Dir den Taschenofen gönne
![Mr. Green :mrgreen:](./images/smilies/icon_mrgreen.gif)
Aber im Ernst: Der DC/DC-Wandler arbeitet bislang zuverlässig im Bereich 32...88V. Gut, 88V kommt nicht vor, dennoch habe ich mehrere Versionen an Wandlern getestet. Der Wandler muß klein sein, sonst passt er nicht in das Gehäuse. Außerdem darf er nicht zu warm werden oder hörbar pfeifen, was einige leider taten.
Um das 16A-Relais zu versorgen, müsste auf die TFT-Beleuchtung zum Zeitpunkt der Relaisansteuerung verzichtet werden. Nur dann ist fast nichts mehr auf den TFT lesbar....Würde vielleicht gehen.
Fazit: Die Kapazitätsmessung ist ein Kompromiss und muß derzeit noch beaufsichtigt werden. Das ist nicht wirklich schön und so auch nicht bedienerfreundlich genug. Allerdings gibt es einen exakten Entladeschluß-Zeitpunkt, welcher beim Erreichen eines fest definierten Wertes bei der ersten Zelle liegt (= Reproduzierbarkeit). Das Gerät macht dann einen Höllenlärm, den der Anwender kaum überhören kann...
Die Kapazitätsmessung basiert auf einen von mir entwickelten Softwarealgorithmus, den ich von einem anderen Gerät übernommen habe. Da die Softwarequelle nunmal existierte, war das naheliegend.
Bei echtem Bedarf könnte ich aber einen Kompromiss anbieten: Der Controller hat noch genügend Ports frei. Ich programmiere einen bestimmten Pin auf die vollständige Relais-Schaltfunktion und führe diesen Pin durch das Gehäuse nach außen. Der Anwender könnte sich 2 Widerstände, Transistor, Freilaufdiode und 16A-Relais extern selbst auflegen und so das Verfahren der Kapazitätsmessung automatisieren.
Bei mir in der Schublade! Nochmals im Ernst: Der Controller des MBA hat bereits die Software onboard und die RS232-Pegelwandler auf der LP. Ich wollte aber nicht noch ein Loch in das schöne Handgehäuse bohren, daher ist diese Funktion optional (nachrüstbar). Widerspricht ja auch dem Mobilitäts-Gedanken.- wo ist die Datenschnittstelle zum Rechner? Kabellos?
Viel charmanter finde ich aber die Idee, ein Bluetooth-Modul einzubauen und die Daten auf mein Smartphone zu senden. Muss mal schauen wie ich das mal adaptiere...
![grübel :-??](./images/smilies/gruebel.gif)
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Re: Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Vielen Dank!Roberto hat geschrieben:Hallo SegFenn
Gratuliere zu deiner Leistung !!![]()
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Da hast Du ja sehr viel Aufwand und Zeit investiert.....![]()
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Das weis keiner besser als ich![]()
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Als Du damals den SL02 vorgestellt hattest, da schwante mir bereits, dass Du den Bus irgendwie mitlesen kannst...
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Re: Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Einen ungefähren Preis gibt es leider noch nicht.Fliegentod hat geschrieben:respekt! wird bei welchem preis ungefähr landen?
Aber die bisherigen Entwicklungskosten für den Prototypen kann ich benennen: 16.000,00 €
Das wäre der heutige Gegenwert für die Softwarequellen und Schaltpläne.
Der voll funktionstüchtige Prototyp von den Fotos ist natürlich dabei!
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Re: Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Schwierig zu benennen, da es sich um einen weltweit einmaligen Prototypen handelt, und nicht um ein verkaufsfertiges Serienprodukt. Hier aus dem Bauch heraus eine Zahl zu nennen wäre m.E. nicht hilfreich.galaxy hat geschrieben:Preis ?
Vielleicht sollte eine Sammelbestellung aufgenommen werden, damit die entstandenen Kosten (möglicherweise anteilig) sowie die noch entstehenden Kosten (Materialien, Layout, Leiterplatten) dann durch die Anzahl der verbindlichen Besteller geteilt werden.
Eine weitere Möglichkeit wäre, dass eine in diesen Dingen erfahrene Person bzw. Firma die weitere Projektierung / Fertigung übernimmt.
Mein Problem ist, dass ich die Leiterplatten für den Prototypen von Hand auf Laborkarte aufgebaut habe. Das ist eine sehr aufwendige Arbeit und für die Serie natürlich völlig ungeeignet. Es müssten also im nächsten Schritt Layouts erstellt und Leiterplatten hergestellt werden, um eine Kleinserie aufzulegen. Dazu müsste - zu den bereits bis jetzt entstandenen Entwicklungskosten i.H.v. ca. 16.000,00 € - weiteres Geld investiert werden. Das kann ich gerne tun, müsste jedoch wissen, inwieweit ich später mindestens diese Investitionskosten zurück bekomme, ohne einen einzigen Cent daran zu verdienen.
Eine mögliche Alternative wäre, dass sich motivierte Foristen finden, die das Layout nach meinen Schaltplänen / Vorgaben erstellen und die Leiterplatten zum Selbstkostenpreis herstellen lassen, sowie die Endmontage und das Testing übernehmen. In diesem Fall könnte ich Programm und Unterlagen einem Treuhänder gg. eine Aufwandsentschädigung zur Verfügung stellen.
Der große Vorteil ist: Sämtliche Rechte an dem Projekt liegen bei mir, ich bin niemanden rechenschaftspflichtig! Man kann also direkt mit mir in weitere Unterhandlungen treten; z.B. per PN.
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Re: Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Beitrag von Rantanplan2001 »
Hallo!
Passt hier nicht direkt rein, aber da es hier um Akkus geht und der Stecker verwendet wird:
Hat jemand die Artikelbezeichnung von Tyco/Elcon für den einlötbaren Stecker der auf dem CU Boards zum Anschluss der Akkus verbaut ist? Ich benötige den als Ersatz weil mir bei einem Anschluss am Gehäuse etwas abgebrochen ist. Folge ist ein sporadischer Wackler der zum Safetystop führt --> nicht so angenehm!![lächeln :-)](./images/smilies/e_smile.gif)
Evtl. kennt jemand eine Quelle für diese Stecker?!
Grüße
Rantanplan
Passt hier nicht direkt rein, aber da es hier um Akkus geht und der Stecker verwendet wird:
Hat jemand die Artikelbezeichnung von Tyco/Elcon für den einlötbaren Stecker der auf dem CU Boards zum Anschluss der Akkus verbaut ist? Ich benötige den als Ersatz weil mir bei einem Anschluss am Gehäuse etwas abgebrochen ist. Folge ist ein sporadischer Wackler der zum Safetystop führt --> nicht so angenehm!
![lächeln :-)](./images/smilies/e_smile.gif)
Evtl. kennt jemand eine Quelle für diese Stecker?!
Grüße
Rantanplan
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Re: Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Diese Stecker sind schwer zu bekommen, die wenigen Lieferanten haben z.T. die Vorgabe einer Mindestabnahme von mehreren Hundert Stück, sonst wird nichts geliefert!
Vielleicht hat unser User Roberto oder mathiegi noch einen dieser Stecker für Dich...
![heul :heul:](./images/smilies/022.gif)
Vielleicht hat unser User Roberto oder mathiegi noch einen dieser Stecker für Dich...
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Re: Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Leider nein, bin auch ausgeschossen und schlachte defekte CI Boards aus... Die sind echt rar...
Liebe Grüsse
mathiegi/der Segwayflüsterer
DIE SEGWAY SCHRAUBER
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Segway? Ich steh drauf!
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Re: Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Beitrag von Fliegentod »
hat jemand die teilenummer o.ä. von tyco? hab evt. verbindungen...
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Re: Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Beitrag von Rantanplan2001 »
Der Gegenpart im Akku heisst:
1766437-1
evtl. kann man dudurch auf die Version am CU Board kommen.
1766437-1
evtl. kann man dudurch auf die Version am CU Board kommen.
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Re: Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Habe meine weltweiten Kontakte genutzt und könnte MÖGLICHERWEISE einige dieser Stecker in Mexiko käuflich erwerben. Nachteilig könnte sich eine Lieferzeit VON BIS ZU 20 Wochen erweisen - aber wer weiß das schon vorher...
Ich gehe gegenwärtig von einem Stückpreis von 25 € aus.
Für den Fall einer Sammelbestellung: Welche Stückzahl wird konkret benötigt?
Ich gehe gegenwärtig von einem Stückpreis von 25 € aus.
Für den Fall einer Sammelbestellung: Welche Stückzahl wird konkret benötigt?
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Re: Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Beitrag von Rantanplan2001 »
...wäre auch ganz hilfreich wenn Du die Tyco Artikelnummer hier mal posten könntest! Evtl. bekommt die jemand noch einfacher ran!
Grüße
Rantanplan
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Rantanplan
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Re: Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Das könnte ich natürlich sehr gern tun...Rantanplan2001 hat geschrieben:...wäre auch ganz hilfreich wenn Du die Tyco Artikelnummer hier mal posten könntest! Evtl. bekommt die jemand noch einfacher ran!
Grüße
Rantanplan
Es gibt da nur ein klitzekleines Problemchen...
Um das erledigen zu können, benötige ich EINE BESTANDSKRÄFTIGE GARANTIE, dass ich auch von diesen Steckverbindern eine Anzahl xx zum Preis von yy geliefert bekomme...! Wie soll das gehen?
Was bedeutet: OHNE dieser Garantie fälllt es mir verständlicherweise ziemlich schwer, meine über Jahre gesammelten Kontakte, Daten und Informationen hier zu veröffentlichen...
Ich habe hier angeboten, diese Steckerverbinder zu besorgen. War das nicht hilfreich genug?
Es geht eigentlich nur noch um die Formalitäten der Kaufabwicklung, als wie um die öffentliche Verschleppung von mühsam ermittelten Informationen. Ohnehin wird es hier NIEMANDEN außer meiner Person geben, der bei der Beschaffung dieser speziellen Steckverbinder behilflich sein möchte... Warum wohl?
Ich könnte hier zudem eine Reihe von Namen auflisten, derjenigen User die hier mitlesen, die aber bei der Teilebezeichnung und der Bezugsquelleninformation VÖLLIG PASSIV hinter ihrem PC verbleiben.... Oder irre ich mich...?
Mein Fazit: Ich bin bereit mein Wissen und meine Kompetenz in Sachen Segway-Analysetechnik dem Forum zur Verfügung zu stellen, um eine Sammelbestellung dieser begehrten Steckverbinder unverbindlich zum Pries von 25€ / Stck. entgegen zu nehmen.
Diejenigen, die meinen diesen Steckverbinder schneller und günstiger besorgen zu können, sind angehalten, mich bzw. das Forum direkt und zeitnah anzusprechen, damit die benötigte Stückzahl kommuniziert werden kann.
Der SegFenn
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Re: Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Wer Stecker braucht...?!
Ich würde die für €40/Stück verkaufen (neu)
exkl. Versand..
Bei Interesse : mail an office@pukshofer.com
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