Реклама: Активный балансир для аккумуляторов

 

Хочешь стать куратором любимой темы?

* Комментарии к новостям

1. Обзор Кулон 820 (Зарядные устройства для свинцовых аккумуляторов) от aleksei.79D (8.03.2021 в 14:33)2. Прошивка стокового дисплея самоката S2 для контроллеров МК S2/S3/F3 (Электросамокаты Kugoo S серии и аналоги ) от vlad-2015 (8.03.2021 в 14:27)3. City Coco и всё о них (Электроскутеры) от Dimofey (8.03.2021 в 14:24)4. Платка управления фарой контроллера KT и прошивка контроллера KT (Микроэлектроника) от Филя (8.03.2021 в 14:23)5. Хочу сделать электроавтомобиль, получится ли? (Электромобили. Перенесенные темы. Можно их продолжать) от triaatlon (8.03.2021 в 14:17)6. Способы крепления АКБ на электровелосипед (Электровелосипеды) от Татос (8.03.2021 в 14:09)
7. Хвастаемся своими еБАЙКАМИ :) (ОБСУЖДЕНИЕ) (Электровелосипеды) от Armourer (8.03.2021 в 14:05)8. Восстановление АКБ AtlasBX AX 75Ач 750CCA (Бортовой журнал по свинцовым аккумуляторам) от Winter4x4 (8.03.2021 в 13:42)9. Kaabo Wolf Warrior 11 (Электросамокаты) от Laimoshka (8.03.2021 в 13:36)10. Новости из Мира ЭлектроСамокатов (Электросамокаты) от zelen50 (8.03.2021 в 13:34)11. LiFePO4 33140 15Aч (Литий-железофосфатные (LiFePO4) аккумуляторы) от sdenis2017 (8.03.2021 в 13:28)12. Новинка 2019 - мощный редукторный мотор MXUS GDR-19 1000 вт (Электровелосипеды) от Zloismail (8.03.2021 в 13:20)
Не нравится реклама? Пройдите простую регистрацию на форуме и не будете видеть рекламу.

Прочитано 4588 раз

0 Пользователи и 1 Гость просматривают эту тему.

21 Окт 2019 в 17:59
Прочитано 4588 раз
Оффлайн

Рыбак58

Украина, Донецк Сообщений: 16
Уважаемые форумчане!
Перечитал много материала на данную тему и здесь на форуме и на других форумах и сайтах.
Пришел к выводу,что ничего хорошего из дешевого нет.Да и дорогое не всегда устраивает. Или малый ток балансировки,или балансировка происходит только в конечной фазе зарядки.Вот решил создать свой активный балансир.
Большинство балансиров работают в конце зарядки аккумулятора и не успевают до конца сбалансировать банки.В большинстве случаев (классика) балансировка происходит по принципу шунтирования заряженной банки сопротивлением,что в конечном итоге не дает гарантии ее перезаряда.При этом выделяется значительное количество тепла.Вот и подумалось,а что если вместо шунтирующего резистора поставить повышающий преобразователь.
Как только напряжение на банке становится выше верхнего порога 4,1 - 4,2 вольта включается не шунтирующий резистор,а DC-DC повышающий преобразователь запитанный от данной банки. Своим током потребления он будет разряжать данную банку,не давая ей перезарядиться.В качестве повышающего преобразователя был выбран МТ3608 в свяэи с его простотой,доступностью малыми габаритами и невысокой ценой.
Управление балансировкой осуществляется без всяких микроконтроллеров в автоматическом режиме в течении всего периода зарядки.Таким образом процесс балансировки растянут во времени и не требуются большие токи.В реальности за каждый час зарядки можно перекачать до 1А*часа.
Ну а теперь посмотрим на схему.Она состоит из двух частей.Первая часть это блок управления, вторая - блок преобразователей.
В блоке управления формируются два источника образцового напряжения.Один на 4,1 - 4,2 вольта,второй ,выполненный на делителе,вырабатывает среднее напряжение на банке аккумулятора.U среднее.
Напряжение каждой банки получаем на выходе дифференциальных усилит.елей LM324.А дальше стоит два компаратора которые сравнивают напряжение каждой банки со средним напряжением и с максимальным напряжением заряда.Как только напряжение на банке становится больше U среднее или U максимальное,срабатывает соответствующий компаратор и включает соответствующий DC-DC преобразователь,тем самым разряжая убегающую вперед банку до уровня  U среднее или U максимальное.
Вот и вся электроника с автоматикой.
А вот с DC-DC преобразователем придется повозиться.
Во первых он должен быть гальванически развязанным.
Вторая проблема возникла в том,как осуществить регулировку выходного напряжения от 18 вольт до 30 вольт и не превысить выходной ток микросхемы при входном напряжении от 2,5 вольт до 4,2 вольта. Для увеличения КПД выходное напряжение было выбрано 5 вольт. При этом КПД составляет от 85 до 90 %. И соответственно микросхема мало греется.Напряжение всей батареи получается увеличением витков во вторичной обмотке.При этом выходной ток мы не контролируем,но он нам и не нужен.Контроль по току осуществляется по входному току микросхемы.Сигнал с шунта 0,06 ом снимается микросхемой MCP6001, заодно и усиливается в 10раз.и подается на вход FB преобразователя.Как только ток потребления превысит 1А происходит отключение генерации и тем самым ограничивается ток потребления.Выбрав другой шунт можно в широких пределах ограничить максимально допустимый ток.Максимально по даташиту микросхема выдерживает до 4 ампер,но сильно греется.Поэтому более 1А не рекомендую.
Таким образом происходит полная балансировка батареи на протяжении всей зарядки.



22 Окт 2019 в 13:22
Ответ #1
Оффлайн

tmiaer

Москва и около Сообщений: 9086
, гладко было на бумаге.
Какой ток потребления схемы в выключенном состоянии? Какая ёмкость батареи?
При включении амперного потребителя на банку на ней просядет напряжение, что изменит картину распределения напряжений. Какой гистерезис у компараторов?
Если есть необходимость в подобных мощных балансирах, значит качество элементов батареи оставляет желать лучшего. А следовательно и сопротивление у них вряд ли одинаковое. Это вызовет перекос напряжений на больших зарядных или разрядных токах, визуально выглядящий как дисбаланс, но им не являющийся. В итоге балансир будет не балансировать, а разбалансировать батарею.


22 Окт 2019 в 13:57
Ответ #2
Оффлайн

Рыбак58

Украина, Донецк Сообщений: 16
Входы диф. усилителей на ЛМ324 будут подключены к банкам всегда, или?
Всегда.
Какова должна быть точность номиналов резисторов 27к в этих усилителях?
Выходное напряжение = R2/R1*(U2-U1). Точность выходного напряжения составит двойную точность резисторов.Однако подумайте сами, если  чувствительность компаратора составляет 1 - 7 mV ,то никакая точность здесь не выручит.Какая разница?Сработает балансировка при  5 mV разницы потенциалов или при 35 mV ?
Т.е. другими словами - сработает  при 4,105 V или при 4,135 V.


22 Окт 2019 в 14:14
Ответ #3
Оффлайн

kor

г. Ижевск Сообщений: 1513
    Входы диф. усилителей на ЛМ324 будут подключены к банкам всегда, или?

Всегда.
Тогда банки при простое, хранении, будут постоянно разряжаться довольно большими токами, 1..2..3 миллиампер на вскидку, причем неравномерно, больше всего ток утечки будет у нижней банки.  Обычно у БМС-ок ток потребления от батареи стараются сделать малым, 10-100мка примерно.


22 Окт 2019 в 14:16
Ответ #4
Оффлайн

Рыбак58

Украина, Донецк Сообщений: 16
При включении амперного потребителя на банку на ней просядет напряжение, что изменит картину распределения напряжений.
Сомневаюсь я однако,что это сильно исказит картину распределения токов.При помощи изменения величины шунта можно всегда задать нужный ток балансира.Схему можно подогнать под любые токи заряда.Если ток заряда составляет 1-2 ампера,то да.А если ток заряда 10 - 20 ампер?
Тут все гибко и относительно.
Какой ток потребления схемы в выключенном состоянии?
0 ампер,т.к. схема включается только во время зарядки.(Реле чуть не правильно нарисовал.)


22 Окт 2019 в 14:49
Ответ #5
Оффлайн

Рыбак58

Украина, Донецк Сообщений: 16
Тогда банки при простое, хранении, будут постоянно разряжаться довольно большими токами,
Откуда вы это взяли?
Ток потребления микросхемы составляет 700 mkA,а входной делитель на землю дает утечку - 30 вольт/54000 ом = 560 mkA, итого 1,3 mA.
Даже если 1,5 mA, 1,5*24*365=13 А*часов на микросхему в год..Их у меня две..
Если год не заряжать мобилку,то я думаю вы много не поговорите.
Эа любой батареей нужен уход.


22 Окт 2019 в 15:29
Ответ #6
Оффлайн

Рыбак58

Украина, Донецк Сообщений: 16
Там всего две микросхемы на все 7 банок(можно 8)


22 Окт 2019 в 16:05
Ответ #7
Оффлайн

Рыбак58

Украина, Донецк Сообщений: 16
Входной ток микросхеиы LM324 составляет  100 nA. В тексте описан принцип работы.


23 Окт 2019 в 07:21
Ответ #8
Оффлайн

kor

г. Ижевск Сообщений: 1513
Там всего две микросхемы на все 7 банок(можно
Вот эти резисторы по 27к получаются подключены всегда к банкам, это резисторы делителей к ОУ ОР1, ОР2.

« Последнее редактирование: 23 Окт 2019 в 08:06 от kor »


23 Окт 2019 в 07:51
Ответ #9
Оффлайн

crond

Екатеринбург Сообщений: 2201
Очевидно, что земли надо поразводить. И резистор к комплиментарной паре не помешает.
Резистор для ИОН можно и не на 15мА и не на 10 как в даташите, а на 1мА.
,  двадцати семи килоомники ещё добавились, что-то типа "R2"





23 Окт 2019 в 09:03
Ответ #10
Оффлайн

Рыбак58

Украина, Донецк Сообщений: 16
Вот эти резисторы по 27к
Теперь дошло.Схема пока еще только принципиальная,в железе не делалась.В принципе эти сопротивления можно увеличить вплоть до 1 Мом.
земли надо поразводить. И резистор к комплиментарной паре не помешает
На счет земли и так понятно,что каждая от своей банки,А вот резистор к комплиментарной паре действительно пропустил.Спасибо.



23 Окт 2019 в 09:27
Ответ #11
Оффлайн

tmiaer

Москва и около Сообщений: 9086
На счет земли и так понятно
По схеме непонятно.


23 Окт 2019 в 12:20
Ответ #12
Оффлайн

Рыбак58

Украина, Донецк Сообщений: 16
Вот исправленная схема




23 Окт 2019 в 12:34
Ответ #13
Оффлайн

yurgen

Калининград Сообщений: 764
, мне интересен момент возникновения вашей идеи , он вызван на основе практических наблюдений над вашей батареей ?
У нее сильный неустранимый обычными ( 100мА балансирами ) расбалланс ?
Или что конкретно вас так беспокоит что результатом стала мысль о активном балансире ?

( Лично моя первая батарея из теслабанок 2014 года , нуждалась в балансировке 1 раз в месяц.
Сейчас у меня новая батарея , пакетики 48АЧ , балансировал их перед сборкой батареи , (соединив все пакетики параллельно , на 3 суток.)
Дык вот , за весь сезон она так не потребовала балансировки , (разброс +\-2мВ.)
Диапазон пользования 3.3 -4.15В на ячейку.

Потребность в активном балансире может оправданно возникнуть , когда ячейки имеют разною емкость.
Но такой балансир должен работать в процессе не только зарядки , но и обязательно в процессе разрядки, что бы поддерживать заряд на самой слабой ячейке в процессе разряда.
Ток при этом должен быть равен ( или почти равен)  току разряда самой батареи.
Что является не такой уж и простой задачей.
ИМХО , дешевле будет заменить уставшую ячейку , чем городить такой балансир.



23 Окт 2019 в 13:40
Ответ #14
Оффлайн

crond

Екатеринбург Сообщений: 2201
Потребность в активном балансире может оправданно возникнуть , когда ячейки имеют разною емкость.
А так же к этому могут добавиться ячейки с саморазрядом, именно он ещё большее зло чем ячейки с разнящейся ёмкостью.


23 Окт 2019 в 14:11
Ответ #15
Оффлайн

yurgen

Калининград Сообщений: 764
саморазрядом

Я бы такие сразу выбрасывал.
Неизвестно что ждать от них , вплоть до разогрева и цепной реакции с пожаром .
Была у меня одна такая , 18650 , от БУ от ноутбучного аккума.
До 4 В ведет себя нормально , а при попытке зарядить ее больше чем 4 В начинается сильный разогрев.
При отсоеденении от зарядки напруга быстро снижается до тех же 4 В .



23 Окт 2019 в 14:24
Ответ #16
Оффлайн

Рыбак58

Украина, Донецк Сообщений: 16
мне интересен момент возникновения вашей идеи
Идея пришла в голову когда начал изучать отзывы о новых литий полимерных аккумуляторах.У них разброс емкости может составлять до 1 А*часа(при собственной емкости в 15 - 20 А*часов)..Возможности проверить и подобрать по емкости и внутреннему сопротивлению при покупке у меня нет.
Да вы правы,пока все новое,все работает и так.Но если разброс емкости в банках до 1 А*часа,то это потеря емкости всей батареи.А если одна из банок потеряет в емкости 2 - 3 А*часа? Это всего 10% от всей емкости и 90% ведь рабочие. И выкинуть жалко и 10% общего пробега терять не охота.
такой балансир должен работать в процессе не только зарядки , но и обязательно в
процессе разрядки, что бы поддерживать заряд на самой слабой ячейке в процессе разряда
Этот момент тоже разработал просто не стал сразу все выкладывать.Пока захотелось услышать мнения и критику по данной части схемы.

Ток при этом должен быть равен ( или почти равен)  току разряда самой батареи.
Что является не такой уж и простой задачей.
А вот здесь я не согласен.Балансир будет работать постоянно и нам необходимо будет перекачать не всю емкость банки,а только разницу между емкостями.То есть всего 2 - 3 А за весь цикл разрядки.Величина тока балансировки абсолютно не зависит от обшей емкости батареи.


23 Окт 2019 в 14:38
Ответ #17
Оффлайн

crond

Екатеринбург Сообщений: 2201
, я этого не писал! Цитируйте пожалуйста точнее!