Электротранспорт

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.

Расширенный поиск    

Новости:

Страницы: 123>>ВсеВниз

Автор Тема: Внешний балансир  (Прочитано 6253 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

KolobOkUS

  • Наш человек
  • ***
  • Репутация:
    +9/-0
  • :
    7
    46
  • Сообщений: 270
  • Санкт-Петербург
  • Дедушка я
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Внешний балансир
« : 22 Фев 2014 в 20:59 »
     Предлагаю схему внешнего балансира на 300 мА с элементами обратной связи на зарядное устройство (ЗУ) для его принудительного перевода в режим тока балансировки. (На схеме изображены только две ячейки балансира)

* cхема.GIF (40.75 кБ. 1487x1335 - просмотрено 1105 раз.)


Плата балансира разведена на 12 ячеек. Ток балансировки ограничен мощностью используемых резисторов (1206). В конструкции платы предусмотрена возможность установки поверх балансировочных резисторов (и ключевых транзисторов) радиатора охлаждения (через термопасту и пленочный термоинтерфейс, выполняющий функцию изолятора), так что желающие могут увеличить ток балансировки. Однако,  при этом нужно не забывать о падении напряжения на балансировочных проводах, снижающее крутизну характеристики устройства.

      Краткая предыстория.
Моя БМС не имеет функции  балансировки. В аккумуляторной батарее слабые ячейки заменены на новые, имеющие большую, чем "родные" емкость. Саморазряд у ячеек тоже разный.
Поэтому долго искал готовое решение для надежной балансировки ячеек. Ничего не найдя подходящего (модельные зарядки в силу ряда причин сразу отбросил) решил собрать балансир сам. Ничего нового. Схема известна, мысль о возможности  управления зарядкой тоже звучала на форуме. Просто реализовал нужное мне устройство. Кому понадобиться подобное - пожалуйста!

* SDC10102.JPG (178.86 кБ. 1024x768 - просмотрено 491 раз.)


* SDC10109.JPG (160.05 кБ. 1024x768 - просмотрено 353 раз.)


 На плате разведены дубли балансировочных разъемов для параллельного контроля процесса заряда целлогами.
Приложены файлы разводки (Sprint-Layout 6) и схемы (sPlan 7.0)
Плата выполнена по технологии ЛУТ


« Последнее редактирование: 22 Фев 2014 в 23:16 от KolobOkUS »

Stels 720, Q-128F, LiFePO4 36V 10A/H, KU123, 35км/ч

Димка

Внешний балансир
« Ответ #1 : 22 Фев 2014 в 23:43 »
в SMT непропай, или обрыв (микротрещины) случаются чаще чем кз, а потому для повышения отказоустойчивости, логичнее было бы поставить 6 резисторов по 72 Ома в параллель чем 6 по 2 Ома последовательно, да и контактные площадки-дорожки можно тогда сделать как можно большей площади, это увеличит теплоотдачу от резисторов, медь с обратной стороны платы тоже не нужно было стравливать, от контактных площадок через текстолит на неё тепло достаточно неплохо передаётся, а она ещё улучшила бы теплоотдачу распределяя тепло на большую площадь... так и радиатор может быть не понадобится...  :-)

sergey.67

  • Неравнодушный
  • **
  • Репутация:
    +4/-0
  • :
    39
    34
  • Сообщений: 167
  • Московская обл. г. Подольск
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Внешний балансир
« Ответ #2 : 22 Фев 2014 в 23:52 »
А можно подробнее по управлению зарядкой для снижения тока?

acyd

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +69/-0
  • :
    1086
    592
  • Сообщений: 2831
  • Киров-на-Вятке
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Внешний балансир
« Ответ #3 : 23 Фев 2014 в 00:21 »
а что лучше классическая резистивная схема или чешская, где греется не резистор а транзистор ?
Скрытый текст

и еще интересует вопрос доработки для отслеживания по нижнему порогу

GT-bike Cry 5303(новая ось 14mm), Inf 312 LyEd, Helicon, 100w Death Ray, Speedict
Scott Octane FAT Bafang crank drive 750w "@1.4КВт 15s 6p LGHE2

варп

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +46/-0
  • :
    50
    128
  • Сообщений: 1884
  • Казахстан
  • Ездю на батарейках!
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Внешний балансир
« Ответ #4 : 23 Фев 2014 в 06:35 »
В нашем полку - прибыло... :-)
, почитай ..., думаю - тебе понравится...
http://electrotransport.ru/ussr/index.php?topic=14296.126
http://electrotransport.ru/ussr/index.php?topic=14284.72

* Новая_посл+балл_060813.JPG (47.81 кБ. 704x669 - просмотрено 464 раз.)

--------------
, постарайся очень важную разницу уловить в принципе работы баллансиров...Если уловишь , тебе захочется сделать ещё один , чуть иначе.... :-)
« Последнее редактирование: 01 Мар 2014 в 20:52 от варп »

Peoner

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +176/-51
  • :
    187
    258
  • Сообщений: 6159
  • Ульяновск
  • Натяну панаму я на свою на голову
  • Оффлайн Оффлайн
    • велофорум Ульяновска
    • Награды
Внешний балансир
« Ответ #5 : 23 Фев 2014 в 09:46 »
а что лучше классическая резистивная схема или чешская, где греется не резистор а транзистор ?
Скрытый текст
с резистором балансир имеет более мягкий гистерезис: напряжение уже критическое а балансир еще не раскочегарился...

Раньше я выбирал самый короткий путь, а теперь - где меньше ям. http://forum.simbike.ru

acyd

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +69/-0
  • :
    1086
    592
  • Сообщений: 2831
  • Киров-на-Вятке
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Внешний балансир
« Ответ #6 : 23 Фев 2014 в 11:13 »
, прочитал с интересом твои темы, но некоторые вопросы выше моего уровня понимания.
Набросай пожалуйста хотя-бы примерную схему, как бы ты сделал обратную связь по нижнему и верхнему порогу, при условии, что плата подключена постоянно.

классическая схема
заранее спасибо!
« Последнее редактирование: 23 Фев 2014 в 11:44 от Peoner »

GT-bike Cry 5303(новая ось 14mm), Inf 312 LyEd, Helicon, 100w Death Ray, Speedict
Scott Octane FAT Bafang crank drive 750w "@1.4КВт 15s 6p LGHE2

KolobOkUS

  • Наш человек
  • ***
  • Репутация:
    +9/-0
  • :
    7
    46
  • Сообщений: 270
  • Санкт-Петербург
  • Дедушка я
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Внешний балансир
« Ответ #7 : 23 Фев 2014 в 12:41 »
в SMT непропай, или обрыв (микротрещины) случаются чаще чем кз, а потому для повышения отказоустойчивости, логичнее было бы поставить 6 резисторов по 72 Ома в параллель
   Спасибо, Димка, но у меня были в наличии только 2 Омные резисторы, а мысль о параллельном включении  - верна!

Stels 720, Q-128F, LiFePO4 36V 10A/H, KU123, 35км/ч

KolobOkUS

  • Наш человек
  • ***
  • Репутация:
    +9/-0
  • :
    7
    46
  • Сообщений: 270
  • Санкт-Петербург
  • Дедушка я
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Внешний балансир
« Ответ #8 : 23 Фев 2014 в 12:55 »
А можно подробнее по управлению зарядкой для снижения тока?
   Правильнее "не при снижении тока", а снижение тока заряда  при достижении хотя бы одной из ячеек уровня окончания заряда = 3,65В. Ток заряда в этом случае должен быть снижен до максимального тока балансировки, то-есть до 300 мА.
   А вот этот вопрос будет решен на днях. У меня зарядка EMC-120 с bmsbattery,
построенная на TL494. Решение в том, чтобы по сигналу балансира заставить зарядку принимать максимальный ток балансировки в 300 мА за ток зарядки (в моем случае 2,5А). Самое простое в теоретическом аспекте решение - поставить в канал контроля тока TL494 операционник, который по сигналу балансира усилит сигнал с шунта настолько, что при 300 мА тока заряда результирующий сигнал  будет идентичен тому, что был до срабатывания балансира. Балансир же выдаст этот сигнал как только первая из ячеек достигнет уровня 3,65В
« Последнее редактирование: 23 Фев 2014 в 13:02 от KolobOkUS »

Stels 720, Q-128F, LiFePO4 36V 10A/H, KU123, 35км/ч

KolobOkUS

  • Наш человек
  • ***
  • Репутация:
    +9/-0
  • :
    7
    46
  • Сообщений: 270
  • Санкт-Петербург
  • Дедушка я
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Внешний балансир
« Ответ #9 : 23 Фев 2014 в 13:34 »
а что лучше классическая резистивная схема или чешская, где греется не резистор а транзистор ?
Скрытый текст

и еще интересует вопрос доработки для отслеживания по нижнему порогу
   Резистивная схема пришла на ум первой))). А вообще, "чешская" - более перспективна, поскольку поставить радиатор на транзисторы куда проще. Работать будут обе хорошо   :-)
Один нюанс! В собранной мной схеме максимальный ток балансировки задан резисторами последовательной цепочки и фиксирован. В "чешской" - ни чем не ограничен, и меняется в зависимости от превышения напряжения на ячейке над напряжением включения балансира.
Представьте, что будет, если Вы подключите "чешский" балансир к только что заряженному аккумулятору, у которого на некоторых ячейках напряжение порядка 4В. Ничем не ограниченный ток потечет через транзисторы балансира и это им очень не понравиться. Скорее всего они пробьются, становясь перемычкой и тогда произойдет испарение балансирных проводов, печатных проводников балансира... Весело будет!
Поэтому, последовательно с "чешским" балансиром надо включать токоограничивающий резистор, который, кстати, существенно снизит крутизну характеристики управления током.
Если не использовать этот дополнительный резистор, то и при штатной работе "чешского" балансира (включен с началом зарядки) в случае, когда менее емкая ячейка уже достигла порога включения балансира, а остальные еще заряжаются и имеется некоторый разрыв по напряжению, через транзистор балансировки потечет ток, равный току заряда ЗУ, и это может его прикончить по перегреву.
    "и еще интересует вопрос доработки для отслеживания по нижнему порогу"   
Передо мной не стоял вопрос защиты ячейки при разряде, для этого есть БМС. А если Вы о гистерезисе, то у этой схемы его вроде как нет.  :bn:
« Последнее редактирование: 23 Фев 2014 в 14:10 от KolobOkUS »

Stels 720, Q-128F, LiFePO4 36V 10A/H, KU123, 35км/ч

KolobOkUS

  • Наш человек
  • ***
  • Репутация:
    +9/-0
  • :
    7
    46
  • Сообщений: 270
  • Санкт-Петербург
  • Дедушка я
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Внешний балансир
« Ответ #10 : 23 Фев 2014 в 13:40 »
В нашем полку - прибыло... :-)
, почитай ..., думаю - тебе понравится...


Варп, спасибо, конечно. Ваш труд бесценен для форума, но у меня несколько иная цель и иная ситуация.

   Вот, процесс пошел. Завтра откалибрую плату на 3,60В на ячейку.

* SDC10111.JPG (124 кБ. 1024x683 - просмотрено 389 раз.)

Stels 720, Q-128F, LiFePO4 36V 10A/H, KU123, 35км/ч

Peoner

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +176/-51
  • :
    187
    258
  • Сообщений: 6159
  • Ульяновск
  • Натяну панаму я на свою на голову
  • Оффлайн Оффлайн
    • велофорум Ульяновска
    • Награды
Внешний балансир
« Ответ #11 : 23 Фев 2014 в 14:00 »
Если не использовать этот дополнительный резистор, то и при штатной работе "чешского" балансира (включен с началом зарядки) в случае, когда менее емкая ячейка уже достигла порога включения балансира, а остальные еще заряжаются и имеется некоторый разрыв по напряжению, через транзистор балансировки потечет ток, равный току заряда ЗУ, и это может его прикончить по перегреву.
все верно :exactly:.
добавлю еще, что токоограничивающие резисторы можно не ставить если батарея не сильно разбалансирована. если сильно то заряжать ее до выравнивания только "балансирным" током. а так как все это гемор тот еще - решение с обратной связью оч вкусное. я тож о нем думал: типа загорелся хотя бы один из индикаторных светодиодов - идет сигнал на снижение зарядного тока до "балансирного".

Раньше я выбирал самый короткий путь, а теперь - где меньше ям. http://forum.simbike.ru

KolobOkUS

  • Наш человек
  • ***
  • Репутация:
    +9/-0
  • :
    7
    46
  • Сообщений: 270
  • Санкт-Петербург
  • Дедушка я
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Внешний балансир
« Ответ #12 : 23 Фев 2014 в 14:05 »
Peoner, а о каком гистерезисе вы говорили, разве у резисторного балансира по реализованной мною схеме есть гистерезис?

Stels 720, Q-128F, LiFePO4 36V 10A/H, KU123, 35км/ч

Peoner

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +176/-51
  • :
    187
    258
  • Сообщений: 6159
  • Ульяновск
  • Натяну панаму я на свою на голову
  • Оффлайн Оффлайн
    • велофорум Ульяновска
    • Награды
Внешний балансир
« Ответ #13 : 23 Фев 2014 в 14:51 »
Peoner, а о каком гистерезисе вы говорили, разве у резисторного балансира по реализованной мною схеме есть гистерезис?
Пардон, я неверно использовал термин :ah:. Я имел ввиду только более плавную работу при наличии резистора ибо у него линейная ВАХ а у транзистора не линейная с обратной связью т.е. приблизилось к контрольному напряжение на балансире транзистор начал открываться и шунтировать, напруга просела немного. аккум подзарядился еще и напруга еще выросла транзистор еще больше открылся и т.д. резистор же просто гасит без оглядки на напряжение.

это обсуждалось в теме про балансиры для упсов. там им требовалось именно мягкое шунтирование и начиналось оно поэтому раньше порогового напряжения.
« Последнее редактирование: 23 Фев 2014 в 15:01 от Peoner »

Раньше я выбирал самый короткий путь, а теперь - где меньше ям. http://forum.simbike.ru

варп

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +46/-0
  • :
    50
    128
  • Сообщений: 1884
  • Казахстан
  • Ездю на батарейках!
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Внешний балансир
« Ответ #14 : 23 Фев 2014 в 14:52 »
, спасибо и Вам ...Я ничего никому не навязываю - пусть люди сами выбирают , что им нужно...
Но надо ответить на вопрос ....
,  мой ключевой импульсный балансир служит только для балансировки при зарядке , других функций он не выполняет , и распложен вне батареи….Но ввиду импульсного характера его работы , он существенно лучше более привычного на TL431….
На рисунке (в ответе #4) уже ПОЛНОЕ и САМОДОСТАТОЧНОЕ  зарядное устройство с балансировкой…,и ни в каких дополнениях не нуждается…Оно способно само зарядить полностью разряженную батарею …, и ток заряда после зарядки прекратиться сам …, точнее – останется равным небольшому току балансировки …, но он так невелик , что можно даже зарядник не торопиться отключать….
В основе – любой стабилизированный БП , доработанный на ограничение тока ( надеюсь – знаешь как…, если нет-скажи – ссылку дам…).Напряжение на выходе БП должно быть равным ( это принципиально важно ) сумме напряжений полностью заряженных секций батареи…Это понятно ?
Если подключить к такому БП заряжаемый акк-р – он полностью зарядится до нужного напряжения …, и когда напряжение на акк-ре сравняется с выходным напряжением БП , ток зарядки прекратится сам …Согласен ?Вижу – согласен…Но если не предпринять никаких мер , отдельные секции акк-ра могут зарядиться неравномерно…-
 не 3,65+3,65 + 3,65….,а 3,62+3,68+3,65… предположим…
Равномерную зарядку секций обеспечивает КЛЮЧЕВОЙ ИМПУЛЬСНЫЙ БАЛАНСИР …Но он работает иначе,  чем классический на TL431 …В его основе м/с «ресета» KIA7 KIA7031 (подробнее об этом лучше в моих ссылках почитать…)…Суть его работы в двух словах –  KIA7031 тоже имеет встроенный компаратор и источник опорного напряжения…На вход
KIA7031 с потенциометра приходит  3,1V ( при 3,65 V на заряжаемом элементе …)…Если напряжение на каком-нибудь элементе в конце зарядки превысит 3,65V , полностью ( до насыщения ) откроется силовой ключь , и ток зарядки пойдёт в обход заряжаемого элемента…Ввиду того , что силовой ключ никогда не находится в активном ( полуоткрытом) режиме – он практически не греется , и в радиаторе не нуждается….
---------------
   Мне кажется , для контроля НИЖНЕГО порога напряжения на секциях лучше сделать отдельное простое устройство на тех же TL431 или KIA70XX и расположить его на батарее ..,но у меня в нём нужды нет, и его я так и не сделал…Но никаких особых сложностей там нет…
-----------
...Если необходимо только дать сигнал , что напряжение на одном из элементов стало ниже нормы - там , мне кажется, вообще всё просто ...- можно при планарных деталях на платке со спичечный коробок уместить...
,уточни , что именно надо ..., может порисуем на досуге...
-------
 Да ..., я бы не стал ( и не буду ) сам баллансир на батарее лепить - нечего ему там делать - греется только , место занимает и лишний ток у батареи сосёт....На батарее надо оставить лишь малюсенькую платку контроля за нижним порогом напряжения элементов....
« Последнее редактирование: 23 Фев 2014 в 15:35 от варп »

KolobOkUS

  • Наш человек
  • ***
  • Репутация:
    +9/-0
  • :
    7
    46
  • Сообщений: 270
  • Санкт-Петербург
  • Дедушка я
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Внешний балансир
« Ответ #15 : 23 Фев 2014 в 15:55 »
Варп, схема у Вас отличная. Ключевой режим работы транзистора позволяет использовать корпуса sot23. Правда, я не заметил, что в резисторной схеме на TL431 транзистор успевал сильно нагреться до того, как откроется и насытится в силу высокой крутизны характеристики включения схемы, но запас прочности всегда нужен  :-) Ну а резисторы все-одно будут греться и их сложно охлаждать без радиатора, если размеры малы. Мои, кстати, при 300 мА нагреваются до 120 градусов, так что радиатор им в помощь!
Вы бы разместили как нибудь видео мигания Вашего импульсного балансира, прикольно, наверное  :-)
Кстати, по скважности мигания можно оценить состояние балансировки? Жаль только, что все в разнобой.
   
    Возможно я ввел в непонимание кого-то. Дело в том, что мне не требуется доработанный БП, так как я пользуюсь стандартной DC-DV зарядкой.

Stels 720, Q-128F, LiFePO4 36V 10A/H, KU123, 35км/ч

варп

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +46/-0
  • :
    50
    128
  • Сообщений: 1884
  • Казахстан
  • Ездю на батарейках!
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Внешний балансир
« Ответ #16 : 23 Фев 2014 в 18:17 »
, спасибо за добрые слова. :exactly:
Про нагрев резисторов есть очень хорошая инфа..., я вижу что Вы понимаете ,ещё немного вникните , это очень важно и полезно....
Дело в том , что нагрев резисторов - это не проблема вовсе ...На самом деле нагрев резисторов очень легко контролировать и можно сделать сколько угодно малым , либо именно таким , какой Вам нужен...
Судите сами - если на выходе СТАБИЛЛИЗИРОВАННОГО блока питания зарядного устройства сделать напряжение точно равным сумме масимально допустимых напряжений отдельных секций, ПРИ токе на выходе равном току ,протекающему через последовательно соединённые баллансировачные резисторы , то в конце зарядки аккумулятора он и будет ТОЛЬКО именно таким....А раз так , мы сами ( выбрав номинал балансировочного резистора ) определяем ток баллансировки и исходя из него - мощность баллансировочного резистора...Немного погодя становится очевидно , что делать балансировочной ток большим - НЕТ особого смысла....Не уверен , что поняли о чём я говорю просто с моих слов ..., поэтому на примере поясню ...(если и потом будет не понятно - переспросите обязательно )...
Пример :
Акк-р - пять секций , с общим напряжением - 5*3,65=18,25 Вольт...Мы хотим иметь ток балансировки , допустим = 100мА.
Сумма сопротивлений ПЯТИ последовательно соединённых резисторов будет равна - 18,5Вольт/0,1Ампер=185 Ом....Сопротивление балансировочного резистора одной секции будет равен - 185 Ом/5=37 Ом....Мощность балансировочного резистора одной секции равна - 3,65*0,1Ампер= 0,365 Вт....Всё..., сочитали..., и очевидно , что при баллансировке в самом конце зарядки ток будет ИМЕННО таким , и никаким другим ,т.к. другим токам взятся больше неоткуда!
В данном примере  очевидно , что мощность 0,365 Вт на балансировочном резисторе - многовато будет.....
Но нам никто не мешает снизить расчётный ток балансировки до 50-ти мА , при этом мощность рассеиваемая на одном баллансировочном будет равна 180 мВт....Уже вполне разумно....Вот тут надо искать компромис между током баллансировки ( и разумным временем сильно разбалансированных секций ...) и мощностью баллансировочных резисторов....
----------------
...А  мигают светодиоды баллансира действительно забавно...- не часто - раз в 30-40 секунд загораются и гаснут в разнобой ....Могут и все враз загорется....
------------
,простите - может именно Вам эти расчёты и не нужны...., ну , может кому- то будут полезны...
« Последнее редактирование: 23 Фев 2014 в 18:28 от варп »

KolobOkUS

  • Наш человек
  • ***
  • Репутация:
    +9/-0
  • :
    7
    46
  • Сообщений: 270
  • Санкт-Петербург
  • Дедушка я
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Внешний балансир
« Ответ #17 : 23 Фев 2014 в 19:28 »
Варп, Ваши расчеты замечательны  своей наглядностью! Правда 18,25В неожиданно превращается в 18,5В))))
 Но это не принципиально..... Вот только если бы все было так просто!
      Поясню. Вначале темы я дал краткую предысторию создания этого девайса. Так вот принципиальным в моем случае являлся большой дисбаланс ячеек и их разная емкость, вызванные заменой некоторых из них на похожие, но другие.
В условиях такого дисбаланса при достижении самой слабой ячейкой  при заряде своего максимума, остальные ячейки еще недозаряженные и ток ЗУ держиться на уровне тока ЗАРЯДА, как бы Вы не настраивали ЗУ. При этом слабая ячейка, имея  СЛАБЫЙ балансир  быстро доходит до уровня 4,2В и БМС отключает  заряд, оставляя недозаряженными остальные несбалансированные ячейки. Если я при достижении 3,65В слабой ячейкой  заставлю правильно настроенную DC-DV зарядку (3,65*12=43,8В) ДОСРОЧНО ограничить ток до тока балансировки, то можно быть уверенным в окончательной балансировки батареи с первого раза. Повышенный же ток балансировки ускорит этот процесс.
   Ваше предложение безусловно хорошо и работает на достаточно хорошо отбалансированной  батарее, собранной из одинаковых ячеек.
    Мое решение для жесткой автоматической балансировки разнобоя, даже липо+лифе, если, конечно,  нет БМС.
Вот  здесь пояснение
« Последнее редактирование: 23 Фев 2014 в 19:45 от KolobOkUS »

Stels 720, Q-128F, LiFePO4 36V 10A/H, KU123, 35км/ч
Страницы: 123>>ВсеВверх