Балансир для свинцовых АКБ, и не только...

[Яков93]

Я как то всё равно настроен на полевики. На них и буду собирать. А биполярники только воздух подогревают в данном случае, на мой взгляд. А что придётся схему доработать, так это не проблема. На это способен практически любой человек знающий закон Ома.

"Воздух прогревает"
Вы понимаете вообще принцип работы балансира и как он снижает напряжение на АКБ?
Поясняю. Он убирает излишек энергии и таким образом понижает напряжение на АКБ.

Энергию можно убирать двумя способами. Либо передавать в другой, менее заряженный АКБ. Это технология активных балансиров.

Либо подключать к АКБ временную нагрузку, которая просто сжирает эту энергию. Это все пассивные балансиры.

Как будет сжираться энергия решает конструктор балансира. Чаще всего просто нагревательным элементом (резистор, транзистор, спираль). Немного реже лампочка. Можно какой-нть мотор подключать, что будет совсем экзотично.
Будет ли в качестве нагревательного элемента мосфет или биполярник это совершенно неважно. Они оба с успехом могут греть воздух.

[Яков93]

Только тут надо подчеркнуть, что если только балансиры являются пассивного типа..  тогда да, они снижают КПД и толку от них мало.  Если же активные - то не смотря, что они тоже на себя расходуют энергию, в целом повышают КПД  АКБ выравнивая-дополняя емкость в слабых ячейках, тем самым увеличивая пробег - это главное достоинство активной бмс, ну и быстрей балансируют, меньше нагреваются при больших токах и т.д.

Вы представляете на какие токи нужно иметь активный балансир, чтобы он мог эффективно подзаряжать отстающие банки (АКБ) при езде? Ну я имею в виду езду на электровелосипеде в данном случае.
Токи там с аккумуляторов снимаются в среднем 10 А. Значит и балансир нужен на такой ток, чтобы компенсировать разряд слабой банки. А это уже очень мощный балансир, ну или надо ставить несколько мелких. Вся эта гирлянда еще и греться будет как печка.
КПД преобразования балансира не 100%, я так думаю процентов 80. КПД аккумулятора, тоже не 100%, ну примем допустим за 90%. Что получается 0,8 * 0,9 = 0,72 это КПД связки балансир-аккумулятор. Значит 30% энергии запасенной в здоровых банках тратится просто так грея воздух вместо того, чтобы можно было ее потратить на электромотор.
Не вижу я чего-то энергоэффективности.

Другое дело, если батарея совсем убитая и состоит из банок отличающихся по реальной емкости в разы, тогда здоровущий балансир мог бы некоторое время обманывать BMS не давая ей отключить аккумулятор из-за слишком сильного падения напряжения на некоторых банках. Но это скорее экстренная ситуация и все время так ездить нельзя, проще, правильнее и дешевле найти убитые банки и поменять их на новые.

[ivinn]

"Воздух прогревает"
Вы понимаете вообще принцип работы балансира и как он снижает напряжение на АКБ?
Поясняю. Он убирает излишек энергии и таким образом понижает напряжение на АКБ.

Энергию можно убирать двумя способами. Либо передавать в другой, менее заряженный АКБ. Это технология активных балансиров.

Либо подключать к АКБ временную нагрузку, которая просто сжирает эту энергию. Это все пассивные балансиры.

Как будет сжираться энергия решает конструктор балансира. Чаще всего просто нагревательным элементом (резистор, транзистор, спираль). Немного реже лампочка. Можно какой-нть мотор подключать, что будет совсем экзотично.
Будет ли в качестве нагревательного элемента мосфет или биполярник это совершенно неважно. Они оба с успехом могут греть воздух.

[user]Яков93[/user], Вы  очень доходчиво, на уровне - "я учусь",  "разжевали" принципы работы балансиров.
хочу лишь добавить ссыль  чела на "Балансир для аккумуляторов 12 вольт". если бы он в заглавии добавил слово пассивный, то было бы прямо в точку. "Пассивный балансир для аккумуляторов 12 вольт."
http://e-veterok.ru/balansir-14v.php
видео наглядно показывает работу пассивного балансира, да и само решение простяково-доступно-решаемое.

[UriBas]

Спойлер

Вы представляете на какие токи нужно иметь активный балансир, чтобы он мог эффективно подзаряжать отстающие банки (АКБ) при езде? Ну я имею в виду езду на электровелосипеде в данном случае.
Токи там с аккумуляторов снимаются в среднем 10 А. Значит и балансир нужен на такой ток, чтобы компенсировать разряд слабой банки. А это уже очень мощный балансир, ну или надо ставить несколько мелких. Вся эта гирлянда еще и греться будет как печка.

КПД преобразования балансира не 100%, я так думаю процентов 80. КПД аккумулятора, тоже не 100%, ну примем допустим за 90%. Что получается 0,8 * 0,9 = 0,72 это КПД связки балансир-аккумулятор. Значит 30% энергии запасенной в здоровых банках тратится просто так грея воздух вместо того, чтобы можно было ее потратить на электромотор. Не вижу я чего-то энергоэффективности.

Спойлер

Другое дело, если батарея совсем убитая и состоит из банок отличающихся по реальной емкости в разы, тогда здоровущий балансир мог бы некоторое время обманывать BMS не давая ей отключить аккумулятор из-за слишком сильного падения напряжения на некоторых банках. Но это скорее экстренная ситуация и все время так ездить нельзя, проще, правильнее и дешевле найти убитые банки и поменять их на новые.

Безусловно, любой балансир может быть эффективен только в каких-то рамках, не будем брать крайние случаи, возмем наиболее типичный вариант, к примеру имеем батарею 48В  емкостью 20А т.е. =960Вт.ч  с LiFe ячейками 3,2В = 15 банок, из которых две имеют разбаланс в 5-10%.  Приблизительный расчет показывает, что при разряде в батарее останется неизрасходованной энергии на 40-90Втч.   В среднем на эл. веле расход энергии составляет 15Втч на 1км.  Итого эл. вел (из за разбаланса в 5-10% в ячейках) потеряет от 3 до 7км. пути.

Теперь возмем активный балансир, пусть КПД = 70%  итого получим прибавку от 2 до 5км.. много это или мало?  Тут уж все зависит от обстоятельств, для молодого и сильного это ерунда, несколько минут на педалях, а для пожилого (или физически слабого) человека приличная нагрузка..  опять же все зависит от (потерянного) времени, погодных условий, рельефа и т.д.   не говоря уже, если нет возможности крутить педалями или их вообще нет (скутер к примеру).

Со свинцовыми АКБ дело обстоит еще серьезнее.. там больше ячеек.

[Яков93]

Безусловно, любой балансир может быть эффективен только в каких-то рамках, не будем брать крайние случаи, возмем наиболее типичный вариант, к примеру имеем батарею 48В  емкостью 20А т.е. =960Вт.ч  с LiFe ячейками 3,2В = 15 банок, из которых две имеют разбаланс в 5-10%.  Приблизительный расчет показывает, что при разряде в батарее останется неизрасходованной энергии на 40-90Втч.   В среднем на эл. веле расход энергии составляет 15Втч на 1км.  Итого эл. вел (из за разбаланса в 5-10% в ячейках) потеряет от 3 до 7км. пути.

Теперь возмем активный балансир, пусть КПД = 70%  итого получим прибавку от 2 до 5км.. много это или мало?  Тут уж все зависит от обстоятельств, для молодого и сильного это ерунда, несколько минут на педалях, а для пожилого (или физически слабого) человека приличная нагрузка..  опять же все зависит от (потерянного) времени, погодных условий, рельефа и т.д.   не говоря уже, если нет возможности крутить педалями или их вообще нет (скутер к примеру).

Со свинцовыми АКБ дело обстоит еще серьезнее.. там больше ячеек.

Я такой пример и привел как экстремальный - когда балансир обманывает BMS и не дает ей отрубить аккумулятор чуть-чуть дольше.
И как часто Вы предполагаете высаживать свою батарею в ноль и думать - доеду/не доеду?
Батарее высаживаться в ноль крайне противопоказано, хоть свинцу, хоть лиферу.
В итоге Вы берете крайне мощный, дорогой и громоздкий балансир, ампер так на 10 на каждую из 15 ячеек с цель вроде как сохранить батарею "наподольше", а сами ее убиваете глубоким высаживанием  По мне так система странная.

[UriBas]

Спойлер

Я такой пример и привел как экстремальный - когда балансир обманывает BMS и не дает ей отрубить аккумулятор чуть-чуть дольше.

И как часто Вы предполагаете высаживать свою батарею в ноль и думать - доеду/не доеду?  Батарее высаживаться в ноль крайне противопоказано, хоть свинцу, хоть лиферу.

Спойлер

В итоге Вы берете крайне мощный, дорогой и громоздкий балансир, ампер так на 10 на каждую из 15 ячеек с цель вроде как сохранить батарею "наподольше", а сами ее убиваете глубоким высаживанием  По мне так система странная.

Как может активная БМС высаживать ячейки в ноль?! ..     Для этого там есть контроль, как и во всякой БМСке, хоть активной, хоть в пассивной.. 
.. Если Вы имели ввиду под "разряд в ноль" - разряд всей батареи до нижнего порога отсечки, то не вижу никаких проблем.. ведь это норма по даташиту. 

[ivinn]

[user]UriBas[/user], возможно ответ на Ваш вопрос скрывается в том, что обсуждаемые здесь балансиры- балансиры для свинца.
и как вижу я, они не много отличаются по функционалу от BMS  LiFe  и Li-ion. Они как бы "урезанные", без контроля верхнего и нижнего напряжений отсечки сборки. BMS  LiFe  или Li-ion - это система контроля "работы" заряда-разряда этих батареек и она может быть с функцией балансировки.
имхо.
вот инф с сайта производителя "моих" балансиров;

Спойлер

Назначение
Балансировщик заряда MB212 разработан для продления срока службы свинцовых батарей электротранспорта, в устройствах бесперебойного и автономного питания.

Основные характеристики


Входное напряжение   до 30 В

Порог включения   21.4-21.6 В
Порог отключения   20.9-21.1 В

Собственное потребление
- на холостом ходу, не более   30мА

- в дежурном режиме, не более   0.8мА
Точность балансировки   не хуже 15мВ
Средний КПД   не хуже 0.92

Амплитуда пульсаций на выходе не более   25мВ

Есть порог (я так понимаю нижний)
Порог включения     21.4-21.6 В
Порог отключения   20.9-21.1 В
При отключении балансиров, сборка АКБ из нескольких шт (2-4-5-6- .... ), "рассчитывает/опирается" только на электронику ЗУ (при выполнении КТЦ), контролера элвела, УПСа. Что те "отрубят" их (АКБ) от потребителя.
А вот с верхним пределом пока    , как работают "мои" балансиры. Но вечером постараюсь проверить. Попалось в руки штатное, "не допиленное" ЗУ. У него верхний порог отключения - 88,7В. И вот здесь https://electrotransport.ru/index.php?topic=2265.msg1478711#msg1478711  я писал к чему это приводило. попробую сравнить работу балансиров на  верхней границе отключения ЗУ
фотка работы  переделанного  ЗУ.

[UriBas]

[user]UriBas[/user], возможно ответ на Ваш вопрос скрывается в том, что обсуждаемые здесь балансиры- балансиры для свинца. .. Они как бы "урезанные", без контроля верхнего и нижнего напряжений отсечки сборки. имхо.
вот инф с сайта производителя "моих" балансиров;

Спойлер

Назначение  Балансировщик заряда MB212 разработан для продления срока службы свинцовых батарей электротранспорта, в устройствах бесперебойного и автономного питания.
Основные характеристики

Входное напряжение   до 30 В
 Порог включения   21.4-21.6 В  Порог отключения   20.9-21.1 В

Собственное потребление - на холостом ходу, не более   30мА
 - в дежурном режиме, не более   0.8мА
Точность балансировки   не хуже 15мВ  Средний КПД   не хуже 0.92
 Амплитуда пульсаций на выходе не  более   25мВ

Есть порог (я так понимаю нижний)   Порог включения     21.4-21.6 В    Порог отключения   20.9-21.1 В
.. попробую сравнить работу балансиров на  верхней границе отключения ЗУ

Ну все правильно, если суммарное напряжение на двух АКБ (которые подключены к балансиру) меньше 20,9-21,1В то балансир отключается и ничего не балансирует..  это и требовалось доказать, что балансир не высаживает в ноль ячейки.. другое дело, что в Вашем случае, балансир не может отключить акб от нагрузки - у него нет такой функции, для этого нужна дополнительная БМС с функцией отключения АКБ от Контроллера (от двигателя) .. как говорится - "это уже совсем другая тема".
По верхнему порогу балансир, по идее, должен балансировать до 30В.. далее должен отключиться. (но я бы не пробовал подавать напряжение на вход балансира выше чем 28-29 В .. чтобы не сгорел случаем.. все же 11 долл за штуку..(!)) 

[Яков93]

Как может активная БМС высаживать ячейки в ноль?! ..     Для этого там есть контроль, как и во всякой БМСке, хоть активной, хоть в пассивной.. 
.. Если Вы имели ввиду под "разряд в ноль" - разряд всей батареи до нижнего порога отсечки, то не вижу никаких проблем.. ведь это норма по даташиту.

Не знаю что такое "активная БМС". БМС на активные и пассивные не делятся, они все одинаково работают. На некоторых в дополнение стоят пассивные балансиры.
"Высаживать ячейки в ноль", "разряд в ноль" - по мне так это одно и то же, не вижу разницы.
Естественно имею в виду не разряд до нуля вольт, а до нуля емкости, напряжения нижнего допустимого порога разряда.

Странно, что в этом Вы проблемы не видите, в тех же даташитах можно увидеть графики жизненных циклов батарей при разной глубине разряда. При разрядах на 100% количество жизненных циклов в разы меньше чем при разряде на 30-40%.

[UriBas]

.. Странно, что в этом Вы проблемы не видите, в тех же даташитах можно увидеть графики жизненных циклов батарей при разной глубине разряда. При разрядах на 100% количество жизненных циклов в разы меньше чем при разряде на 30-40%.

Балансир, в случае чего, можно настроить на нужные пороги, так же, как и БМС..  это уже кому как хочется.  Но в продаже, да и обычно, пороги настроены по даташиту, а на спидометре (ваттметре) уже можно себе забивать любые цифры по порогам, по емкости, по километражу  и т.п..   Можно конечно и балансиры с БМС настраивать, но ведь откуда знаешь, может завтра или через час потребуется все 100% емкости?.. а пороги настроены на 80%..

[Яков93]

Балансир, в случае чего, можно настроить на нужные пороги, так же, как и БМС..  это уже кому как хочется.  Но в продаже, да и обычно, пороги настроены по даташиту, а на спидометре (ваттметре) уже можно себе забивать любые цифры по порогам, по емкости, по километражу  и т.п..   Можно конечно и балансиры с БМС настраивать, но ведь откуда знаешь, может завтра или через час потребуется все 100% емкости?.. а пороги настроены на 80%..

Настраиваемые пороги это хорошо, только факт остается фактом - работа балансиров при разряде это совершенно пустая трата электричества. И слабые банки таким образом не вылечишь, для лечения нужны доливки воды, КТЦ, хитрые импульсные алгоритмы и прочие танцы с бубном.
Кроме того, допустим у нас мощнейший 10 амперный балансир. Едем на велосипеде, ток на мотор 10А и одна ячейка начинает проваливаться по напряжению. Включается наш красавец балансир и начинает тянуть с более здоровой ячейки кроме тех 10А, что идут на мотор еще и 10А для зарядки слабой ячейки. Это получается более здоровая ячейка должна отдавать не 10А, как все остальные, а уже 20А. А способна ли она на такие героические подвиги? Даже если это в пределах ее возможностей сильные разрядные токи все равно быстрее приведут к ее разрушению и вместо здоровой ячейки появится еще одна больная.

[serggio]

работа балансиров при разряде это совершенно пустая трата электричества

Полностью согласен. Смысл балансира - не допускать перезаряда уже заряженных ячеек, позволяя заряжаться отстающим

[UriBas]

..Настраиваемые пороги это хорошо, только факт остается фактом - работа балансиров при разряде это совершенно пустая трата электричества. И слабые банки таким образом не вылечишь, для лечения нужны доливки воды, КТЦ, хитрые импульсные алгоритмы и прочие танцы с бубном.

Балансиры (про активные) не для лечения, но в принципе наверное можно использовать, если сделать управление от МК, почему бы нет? Может и получится (даст Бог) сделать.. доливать водичку конечно придется руками, а вот хитрые импульсы - без проблем.

..Кроме того, допустим у нас мощнейший 10 амперный балансир. Едем на велосипеде, ток на мотор 10А и одна ячейка начинает проваливаться по напряжению. Включается наш красавец балансир и начинает тянуть с более здоровой ячейки кроме тех 10А, что идут на мотор еще и 10А для зарядки слабой ячейки. Это получается более здоровая ячейка должна отдавать не 10А, как все остальные, а уже 20А. А способна ли она на такие героические подвиги? Даже если это в пределах ее возможностей сильные разрядные токи все равно быстрее приведут к ее разрушению и вместо здоровой ячейки появится еще одна больная.

Если сделать балансир, который будет брать 10А от всей батареи (через транс), то нагрузка на здоровые будет мизерная, зато выигрышь в пробеге будет значительный.. и батарея будет служить дольше, за счет экономии энергии, которая не будет сжигаться впустую на балансных нагрузках в пассивной БМС.

[yustas66]

Коллеги, поправьте меня, если я ошибаюсь. Вот правильно написал Серджио: балансир нужен для недопущения перезаряда батарей. "Выключает" заряженные аккумуляторы, позволяя дозарядится отстающим. Еще есть БМС, которая кроме вышеописанного отключает ВСЮ батарею при разряде, если на одном элементе напряжение упало до предельного. Примером служат аккумуляторы ноутбуков. Все простые балансиры тупо включаются в работу, при достижении определенного напряжения и выключаются , когда напряжение опускается ниже этого порога. А о каких еще "волшебных" возможностях балансиров вы говорите? Как может балансир ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЯТЬ зарядный ток между аккумуляторами? Если вы знаете ЭТО знание, тогда объясните его "на пальцах", схемой, чтобы "мертвые" поняли!!!

[ivinn]

[user]yustas66[/user], посмотри мое сообщение  « Ответ #834 : Вчера в 17:45 »

Спойлер

за что уважают хороших преподавателе, за то что они умеют правильно излагать суть.
я не тяну на препода, но стараюсь ....

балансиры - "перегоняют" энергию между акб. как вовремя ХХ, зарядки или разрядки сборки последовательно соединенных АКБ
НО не отсекают (контролируют) по нижнему и верхнему, граничным напряжениям, отключения сборки от нагрузки или ЗУ.
где то так.
имхо

[Яков93]

Как может балансир ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЯТЬ зарядный ток между аккумуляторами? Если вы знаете ЭТО знание, тогда объясните его "на пальцах", схемой, чтобы "мертвые" поняли!!!

В первом сообщении этой темы есть большой список аналогичных тем про балансиры, в том числе и активные, которые именно перераспределяют энергию между аккумуляторами. Можно делать такой перенос например заряжая и разряжая конденсатор или с помощью трансформатора.

[ivinn]

[user]yustas66[/user]у и на/для общего обозрения/понимания работы свинцовых балансиров. ( примечание -тех что у меня.)
Есть 4 шт 12Ач DZM акб. история не известная - как обычно, мало/плохо едем.

НРЦ на них было, перед подключением балансиров;
1- 12,02В; 2- 11,78В; 3- 12,02В; 4- 11,95В   Общее на  "сборке" =  47,77В

Подключил балансиры, прошло от силы минут 5 (пока "осьминога проводного" упорядочил) и по факту имеем:


Прошел еще приблизительно час с лишним работы балансиров, и имеем;


Разница напряжений на/по АКБ видна, на ваттметре (в левом нижнем углу) общее.

Сейчас подключу разрядную нагрузку и посмотрю, как эти "штуки" будут работать в граничном, для акб, нижнем напряжении.
Пример верхнего, в конце зарядки "сборки" с 6 шт акб, где то постами выше/раньше.

[Fikys]

Едем на велосипеде, ток на мотор 10А и одна ячейка начинает проваливаться по напряжению. Включается наш красавец балансир и начинает тянуть с более здоровой ячейки кроме тех 10А, что идут на мотор еще и 10А для зарядки слабой ячейки. Это получается более здоровая ячейка должна отдавать не 10А, как все остальные, а уже 20А. А способна ли она на такие героические подвиги?

Насколько я понимаю, ячейка СА - отнюдь не триггер, слабая ячейка, просев относительно более сильных на 0,1в, к примеру, ток в нагрузку отдавать не перестаёт, дополнительных 10А ей, чтобы не провалиться дальше, не надо, и одного хватит, для "поддержки штанов". Считаю, что активный балансир, работающий при разряде, не менее важен, чем при заряде, плюс при этом уже не обязательно контролировать напряжение на каждой ячейке для остановки разряда, достаточно контроля напряжения всей батареи, что может делать и контроллер мотора, например, или инвертор.