Batterieladesteuerung und Batteriemonitor mit Easy 800 und MFD

[andi72]

Hallo,

ich hätte mal ein paar Fragen! Ich würde gerne für ein Motorschiff eine Batterieladeschaltung und Überwachung mit Easy 800 und MFD aufbauen. Hier mal ein grober Überblick, was die Steuerung können soll und was gesteuert werden muß:

Vorhanden:

1. Batterien:
Es sind zwei Batteriebänke (24V) vorhanden. Eine Starterbatterie (180Ah) und eine Bordnetzbatterie (300Ah).

2. Lichtmaschinen:
Es sind zwei Lichmaschinen (24V) mit je einer Leistung von 125A vorhanden. Standartladeregler in Lichtmaschine eingebaut!

3. Ladegerät:
Bisher ist ein Drehstromtrafo (mit Abgriffen für verschiedene Spannungen) mit Gleichrichter vorhanden (Ladestrom max. 50A). Drei Ladestufen umschaltbar. Ladung nach W-Kennlinie.

Neu:

Zu 1.:
 
Die Batterien bleiben erhalten. Über sechs Hochstromrelais sollen die zwei Batteriebänke auf alle drei Lademöglichkeiten umgeschaltet werden können (z.B. Bordnetzbatterie über LIMA 1 und Starterbatterie über LIMA 2 oder nacheinander Starterbatterie und Bordnetzbatterie über Ladegerät).
Der Lade- bzw. Entladestrom (über Shunt) und die Batteriespannung wird erfaßt. Die Temperatur der Batteriebänke soll erfaßt werden um die Ladeschlußspannung an die Umgebungstemperatur anpassen zu können.

Zu 2.:

Die eingebauten Laderegler sollen ersetzt werden. Das Erregerfeld soll über PWM (MOSFET als Endstufen) gesteuert werden. Somit kann man die Ausgangsspannung bzw. Strom stufenlos regeln.
Der Ausgangsstrom bzw. Spannung und die Temperatur der Lichtmaschinen soll erfaßt werden. 

Zu 3.:

Einsatz eines Industrieschaltnetzteils (0-32V, 60A) das je über einen Steuereingang (0-10V) für Spannung und Strom verfügt. Eingang für Abschaltung Netzteil. Der Ladestrom und der Störmeldeausgang des Netzteils soll erfaßt werden.

Batterieladung:

Es soll nach einer IUoUo-Kennlinie geladen werden. Bedeutet es wird zunächst mit maximalem Strom (z.B. Netzteil 60A) geladen. Wird eine bestimmte Spannung (je nach Batterietyp Säure 28,2V) erreicht, dann wird mit konstanter Spannung (28,2V) weiter geladen. Sinkt der Ladestrom auf 20% vom maximalen Ladestrom (beim Netzteil also 12A) ab, so wird mit konstanter Ladeerhaltungsspannung (27V) weiter geladen. Die Ladeendspannung wird temperaturabhängig angepaßt und bei überschreiten der maximal zulässigen Batterietemperatur (50°C) die Ladung unterbrochen.
Spätestens nach 7 Tagen Erhaltungsladung  oder falls die Batterie zu stark entladen wurde soll der Zyklus neu gestartet werden.

Batteriemonitor:

Für die Bordnetzbatterie soll der Batterieladezustand in Prozent, die Rest Ah oder die verbleibende Zeit bis zur Entladung  angezeigt werden. Dazu werden die Lade- bzw. Entladeströme und Batteriespannung erfaßt. Der momentane Strom bzw. Spannung soll minimal drei mal in der Sekunde
gemessen werden. Es soll zwei Strommeßbereiche geben, damit auch kleinere Ströme genau erfaßt werden. Wir ein höherer Strom entnommen so soll die sogenannte Peuckert-Konstante bei der Berechnung der Restkapazität einfließen.

Meßstellen (analog):

Strom (potentialfrei über Meßwandler):

- Lade- bzw. Entladestrom Bordnetzbatterie (Shunt +-250A/60mV)
- Ladeladestrom Starterbatterie  (Shunt 60A/60mV)
- Ladestrom LIMA 1 (Shunt 150A/60mV)
- Ladestrom LIMA 2 (Shunt 150A/60mV)
- Ladestrom Netzteil (Shunt 60A/60mV)

Spannung (potentialfrei über Meßwandler 0-10V):

- Spannung Bordnetzbatterie (0-40V)
- Spannung Starterbatterie (0-40V)
- Ausgangspannung LIMA 1 (0-40V)
- Ausgangspannung LIMA 2 (0-40V)


Temperatur (PT1000 über Meßwandler 0-10V):

- Bordnetzbatterie (0-80°C)
- Starterbatterie (0-80°C)
- LIMA 1 (0-120°C)
- LIMA 2 (0-120°C)

Eingabe (digital):

- Öldruckschalter von LIMA 1 und LIMA 2 (Motor 1 und Motor 2 läuft) (2x Eingang 24V)
- Landanschluß (Netzladung) vorhanden (Eingang 24V)
- Überwachung Überspannung (>29,5V) Bordnetzbatterie bzw. Starterbatterie (2x Eingang 24V Komperator)
- Überwachung Überstrom (> 8A) Erregerwicklung LIMA 1 bzw. LIMA 2 (2x Eingang 24V Komperator)
- Überwachung Sicherungen (5x Eingang 24V Komperator)
- Störmeldung von Netzteil (Eingang 24V)
- Abschaltung Ladung Starterbatterie bei Startvorgang (2x24V)
- Drehzahl der LIMA 1 und LIMA 2 über W-Ausgang der LIMA's (2x Freuenzzählereingang)

Ausgabe:

- Umschaltung Ladung LIMA 1, LIMA 2 und Netzteil auf Bordnetzbatterie bzw. Starterbatterie (6x 24V)
- Strom- und Spannungswert von Netzteil (2x Analogausgang 0-10V)
- Feldstrom von LIMA 1 bzw. LIMA 2 (2x PWM-Ausang 0-100% 200Hz für Erregerstrom)
- Ausgang für Abschaltung Erregerfeld von LIMA 1 bzw. LIMA 2 (2x 24V)
- Ausgang für Abschaltung Netzteil (24V)

Anzeige bzw. Eingabe über zwei MFD (Maschinenraum und Steuerhaus):

- Anzeige sämtlicher Spannungen, Ströme und Temperaturen
- Welche Batterie geladen wird und welcher Ladezyklus (IUoUo)
- Ladezustand von Bordnetzbatterie
- Batteriezyklen
- Störungsanzeige
- Eingabe sämtlicher Parameter der vorhandenen Batterien

Fragen:

Zur Steuerung würde ich 3 St. EASY822-DC-TC und 2 St. MFD (über Easy-Net gekoppelt) einsetzen. Je eine Easy steuert die Lichtmaschinen (Erregerwicklung) an. Die Reglung soll über PID-Regler erfogen. Welche Art der Regelung (P / PI / PID) verwendet man da am besten?
Die dritte Easy soll die Regelung des Industrienetzteiles und Analogverarbeitung für Strom- bzw. Spannungsmessung übernehmen.
Mit den zwei MFD soll Anzeigefunktion, Messung Temperaturen und Berechnung der Batteriekapazität erfolgen. Reicht die Rechenkapazität und Speicher der Easy bzw. MFD dafür aus?


Gruß

Andreas

[cas-solution]

Hallo hier CAS !

Das sieht ja sehr Umfangreich aus, Respekt !!! Da ich viel mit Regelung mache, würde ich sagen, dass die Rechenkapazität auch einer 8xx reichen könnte. Mit ein bißchen Geschick, könnte man sogar nur eine brauchen (z.B. MFD). Da das Regeln eines (oder viele) Akkus nicht sehr schnell sein muß, kann man die Ausgänge und Eingänge sicherlich multiplexen. Auch die Analogsignale ! Die Spannungen ändern sich ja nicht dramtisch innerhalb 1 Sekunde. Die Ladeströme usw. auch nicht.

Kurzrum: 1 MFD, ein paar Multiplexer (sehr preiswert) und schon gehts los. Wenn genau geplant ist, wie die Regelung erfolgen sollte, kann man(n) diese schon fast auf Papier Zeichnen und 1:1 in die Easy übertragen.

Hoffe ein bißchen geholfen zu haben.

MfG

CAS
[www.cas-solution.de]

[andi72]

Hallo,

erst mal Danke für die Antwort!

Also das mit den drei Easy hat auch noch folgende Bewandtnis:
Ich möchte gerne die Steuerung dezentral aufbauen. Die Easy für die Lichtmaschinen sollen direkt bei den LIMA's sitzen, dann benötige ich nur die Easy-Net Verkabelung zwischen den Einzelsteuerungen. Ausserdem benötige ich ja bei den MFD eh zwei getrennte Display, da ich ja je eine im Maschinenraum und Steuerhaus haben will. Ich denke, ich erspare mir dabei eine recht aufwendige Verkabelung.

Das mit der Regelgeschwindigkeit sehe ich ein wenig anders, während der Ladung hängen ja auch Verbraucher parallel zur Batterie. Wenn diese zu- und abgeschaltet werden, ändert sich ja auch der Strom und die Spannung! Dies muss in "Echtzeit" über den Erregerstrom der LIMA ausgeregelt werden.
Bei der Ladung über das Netzgerät ist dies nicht so schwierig, da kann ich ja die Sollwerte über die 0-10V Analogeingänge des Netzteils vorgeben. Die Regelung übernimmt dann das Netzteil selbst!

Kann mir jemand bezüglich PID-Regler in diesem Fall weiterhelfen?

Gruß

Andreas

[andi72]

Hallo zusammen!

Kann mir keiner bei meinem Problem helfen?

Gruß

Andreas

[Knodelpa]

Hallo Andy72,

wo liegt dein Problem genau ? Die PID Regler können sehr schnell eingestellt werden. Dies sollte kein Problem darstellen. Bitte das
Problem noch mal konkretisieren.

 
Viele Grüße
Paul