Weltneuheit im SegForum: Professionelles Akku-Diagnosegerät
Verfasst: 19.05.2016 23:48
--> 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