Iotbaserat övervakningssystem för litiumbatterier för solinstallation med esp8266

Syftet med detta projekt är att övervaka en litiumbatteribank på distans i en solinstallation. Den spårar strömmen individuellt för varje batteripaket. Den kommunicerar också med solcellsladdare och beräknar strömvärden för ström till hemmet och batteribanken. Den innehåller en webbserver med diagram, interna historiska data och kan också ladda upp data till Thingspeak och Blynk.

Detta IoT-projekt är en del av ett experiment för att kontrollera beteendet och livslängden för Li-ion-batteripaket (inklusive BMS) som är anslutna parallellt vid en solinstallation. Litiumbatterikemi som används här är inte LiFePo4 3.65V / Cell, vilket vanligtvis rekommenderas för solinstallationer, utan de vanliga Li-ion-batterierna 4.2V / Cell, med mer kapacitet och driftsrisker. Som framgår av bilden ovan placeras batteripaket i säkerhetsväskor nedan och batterianalysatorn och allt ligger i taket. Solcentralen som används här är Tracer 2206AN.

Hårdvara som används:

Det fullständiga kretsschemat för detta övervakningssystem för litiumjonbatterier visas nedan

Den NodeMCU (D-duino) ombord drivs av en DC-DC-buckomvandlaren vilken omvandlare utspänningen av batteripaketet till 5V. Den 3,3 V reglerade likströmsutgången på kortet används för att driva DS18B20- och RHT03-sensorerna. Schemat visar också hur de 5 litiumbatterierna (vardera 24V) ansluts via ACS712-strömgivaren för att övervaka strömmen genom varje batteri. De analoga utgångsvärdena från dessa strömgivare mäts av ADS1115 ADC-modulerna för högre upplösning, det erhållna resultatet överförs sedan till ESP-kortet via I2C-kommunikation. Du kan också hänvisa till detta energiovervakningsprojekt där ACS712 användes på liknande sätt. Vi har också använt en spänningssensormodulför att övervaka batterispänningen. Detta projekt övervakar bara hela batterispänningen, du kan kontrollera detta cellspänningsövervakningsprojekt om du måste övervaka spänningen i varje batteri.

Du kan notera hur solpanelen (24V 500W) är ansluten till batteripaketet via en MPPT solcentral för att ladda batteripaketet från solenergi. Solar-regulatorn kommunicerar via RJ45 så vi har använt XY-017 TTL till RS485-omvandlare för att kommunicera mellan Solar-styrenheten och ESP8266-kortet.

Program för ESP8266:

I den här litiumjonbatterimonitorn är ESP8266 (D-duino) programmerad för att läsa strömmen och spänningen i batteripaketet och kommunicera också med solcellsladdaren för att beräkna strömvärden som går hem och batteripaket. Vi har också skapat en webbserver för att kartlägga historiska data och visualisera parametrarna. Vi har också programmerat ett alternativ att ladda upp dessa värden till ThingSpeak och Blynk för att fjärrövervaka dem över internet. Om du är ny på ThingSpeak och Blynk kan du hänvisa till nedanstående två projekt.

Övervakning av temperatur och luftfuktighet med hjälp av Thingspeak
Kontrollerar RGB-LED med Blynk

När grunderna förstår programmet är självförklarande. Hela programmet för detta projekt kan laddas ner från länken nedan. Du kan använda Arduino IDE för att direkt ladda upp den här koden till ditt ESP-kort.

Kod för IoT-baserat övervakningssystem för litiumbatterier

Anteckningar om programmet

Se till att du inkluderar följande bibliotekspaket i din Arduino IDE innan du kompilerar koden

Adafruit_ADS1015 (analoga ingångar)
NtpClientLib (NTP-klient med DST-stöd)
TimeLib (tidsfunktioner)
Adafruit SSD1306 - OLED Display Driver
RemoteDebug - Telnet-felsökningsloggar
Modbus Master - för MODBUS-kommunikation

För Modbus RS485-kommunikation med Tracer har dessa referenser från dpoulson och jaminNZx varit mycket användbara

ESP8266 Inbäddad webbserver:

Webbserversidan visar Raw Measures från aktuella mätare och värden erhållna från MODBUS-kommunikation med laddare. Det ger ett alternativ att direkt styra ett AC Solid State Relay och DC Load output i sol laddare. Det ger också ett alternativ för att aktivera / inaktivera Blynk- eller Modbus-kommunikation. Den kompletta webbserversidan för litiumjonbatteri övervakningssystem visas nedan

Bilden nedan visar energifördelningsvärdena från solpaneler till hem, batteribank och förpackningar:

Livedata ritade som ett diagram på webbservern visas nedan

Det är också möjligt att visa historisk data genom att välja önskad data och tid. Detta gör att systemet kan övervakas på distans när som helst.

Kommunicera med mobilappen (Blynk)

Som tidigare nämnts låter programmet för denna litiumbatteriövervakare oss också kommunicera med en mobilapp som heter Blynk för fjärrövervakning. Du kan ladda ner appen från Play store eller Appstore. Ögonblicksbilden av mobilapplikationen visas nedan

När du har laddat ner Blynk-appen kan du skanna den här QR-koden nedan för att få redo att testa projektuppsättningen.

Kommunicera med ThingSpeak

ThingSpeak är en populär IoT-analysplattform. Vi har också programmerat vår ESP för att skicka de övervakade värdena till ThingSpeak. Den ThingSpeak instrumentpanelen visas nedan.

Komplett kod för denna litiumbatteri kan laddas ner härifrån.

Hoppas att du förstod projektet och skulle använda det när du byggde dina system. Om du har några frågor är du välkommen att lämna dem i kommentarsektionen eller använda våra forum för andra tekniska frågor.