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Atualizado em 27/02/2017

Subsistema 3 - Controle de Carga de Baterias

Controle de Corrente Contínua - Controla a carga das baterias

Esse sistema utiliza 15 controladores Arduino UNO:

UNO 1 a 12 para controlar os carregadores das baterias TRacionárias,

UNO 13 para o carregador das baterias AUTOmotivas

UNO 14 para o carregador das baterias de CONTROLE

UNO 15 medirá a bateria de Controle e o UNO 15 V Pack

Estamos estudando a possibilidade de um UNO fazer as medidas das tensões e correntes nessas três ultimas baterias, pois tem o terra comum.

Nenhum deles necessita de isolamento galvânico, e apenas um conversor PWM (fonte 13) é necessário para os 3

Assim uma placa especial pode ser desenvolvida.

UNO 15

Diagrama esquemático de interligação de Baterias e seus Carregadores

ESQUEMA POTENCIA 144 Vcc

BATERIAS

Pontos MEDIÇÃO
Tensão
Corrente

 
BAT1
BAT2
BAT3
BAT4
BAT5
BAT6
BAT7
BAT8
BAT9
BAT10
BAT11
BAT12
 


 

 

Ponto de medição

V PACK

 
AB Aa
BC Bb
CD Cc
DE Dd
EF Ee
FG Ff
GH Gg
HI Hh
IJ Ii
JK Jj
KL Kk
LM Ll
 


 

 

Ponto de

medição

AM

Esquema parcial - Pontos de ligação dos carregadores, e medição de tensão

Um cuidado especial deve ser tomado quanto à isolação galvânica das entradas (Monitor) e saídas (Controle de Carga), visto que
as baterias não tem negativo comum, elas são ligadas em série !

 

Carregadores Os carregadores de bateria foram até aqui tratados como “caixas pretas”.

Mas agora vamos abri-las !

Devido à inexistência no mercado de carregadores com as características necessárias, tivemos de desenvolver uma solução forte, precisa, monitorável, e de baixo custo.

A corrente necessária será fornecida por um módulo de fonte industrial, bastante robusto, capaz de fornecer 29 A a 12 V

Mas essa fonte tem uma regulagem simples.

A tensão de saída é controlada por um potenciômetro, o que é aceitável para cargas resistivas, mas não atende nossas necessidades.

Assim o controle de tensão e corrente de carga deve ser efetuado por um 13 Arduinos, que farão o controle independente de cada fonte  chaveada, e sua bateria.

Cada Arduino UNO deve ler as tensões e as correntes (tensão medida nos shunts) de sua bateria, e regular a tensão corrente de cada fonte / carregador, individualmente.

Deve também monitorar a temperatura das fontes, e das baterias.

Cada Arduino UNO controla as Fontes de Alimentação individualmente, assegurando oferecer as tensões e correntes otimizadas para a carga das Baterias.

Ele também coleta e armazena esses dados para a confecção dos gráficos, e o controle de Consumo.

O arduino MEGA, que centralizará as informações de todas as baterias. faz uma varredura contínua dos UNOs, e armazena os dados arquivados nos mesmos.

13 entradas individuais possibilitam a separação e a recepção dos sinais apenas do arduino UNO selecionado.

Uma vez por dia, às 0 horas, ele emite um sinal especial, para sincronizar todos os relógios dos UNOs

Foi utilizado o circuito abaixo, que tem LEDs para monitoramento das entradas e saídas, e faz a interligação dos RX e TX do MEGA e os UNOs

Esses circuitos ficam fisicamente nas placas de interface dos UNOs.

NOTA:

As placas de circuito impresso dos UNOs 1 a 15 são todas iguais, mas apenas as de 1 a 12 tem todos os componentes do circuito abaixo

O positivo de B1 e B2 devem ser interligados, assim como os negativos. já que eles serão alimentados por Vcontrol, pois não necessitam proteção galvânica

No caso dos UNOs 13, 14 e 15 não serão montados os acopladores óticos, os LM339, os LEDs 1 , 3 , resistores associados e tomada de alimentação

O coletor de Q2 deve ser ligado por um jumper na entrada de IC3B

Analogamente, o coletor de Q4 deve ser ligado por um jumper na entrada de IC1B

O UNO 15 não necessita do circuito conversor PWM, pois não controla nenhuma fonte

Todos esses UNOs tem o circuito de medição de corrente e abaixo :

Medição de corrente por Shunt (UNO)

Como a tensão medida nos Shunts é baixa, ela será amplificada com o circuito abaixo

Esses circuitos ficam fisicamente nas placas de interface dos UNOs.

NOTA: Foi feita uma modificação no circuito acima, para somar uma tensão de Offset ao sinal de entrada, já que a tensão medida nele é NEGATIVA, em relação ao terra (comum, chassi)

Cada Placa de Controle da Fonte Chaveada tem:

Um Arduino UNO

Circuito de isolamento galvânico, como o acima (Para TX e RX)

Entradas para medição de tensão, corrente, envio de dados e sensores de temperatura (LM35) das Fontes e das Baterias.

Saídas para controle da Fonte de Alimentação.

LEDs indicadores de funcionamento

Borne para entradas e saídas.

Pinos para conexão ao Arduino UNO

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