Активный балансировщик с Али. Впечатления.

[Wm_destroy]

Доброго дня.
Этой весной я стал счастливым обладателем двух электровелосипедов. Первым был готовый Eltreco XT-600. Второй собрал сам из восстановленного советского Салюта. Немного покатались. Очень скоро выяснилось, что запаса хода 15-20 км (8500 и 10000 Ач LiIon) явно маловато.
Нашел на Али LiFePO4 аккумуляторы на 30 Ач, сравнительно недорого. Купил, собрал, подключил не дорогую BMS 20A.
При первом же заряде выяснилось, что все мои "шоколадки" разные. (тогда я еще не знал, что задешево на Али продаются отбракованные "банки". Нет, не дохлые, просто их параметры выходят из технологических норм. Причем, в обе стороны! И более емкие, и более слабые. Оттуда и такой разбег.).
Процесс зарядки заканчивала BMS по перезаряду самой слабой "банки". Около 42.5 В для 36 В батареи. Вместо 43.8 ограничения зарядника. Следовательно, ни о каком CV речи быть не может.
Встроенная в BMS балансировка очень слабая. Всего 30 мА. И порог ее включения 3.55 В. Когда "банка" уже стремительно летит вверх по напряжению.
Стал смотреть на балансиры.
Пассивные отмел сразу. Либо слабый ток 100-200 мА, либо очень большой нагрев балластного резастора (пожару не хочется).
Выбор - емкостной или полумост с индуктором. В первом случае, конденсаторы поочередно подключаются к ячейкам и переносят заряд. Во втором - каждая пара ячеек нодключается к полумостовому инвертору, нагруженному на дроссель. Дроссель накапливает энергию и перераспределяет ее между соседними ячейками.
Выбрал дроссельную. Вот такую:
ссылка



Основные параметры:
Ток баланса - 1 А,
Рабочее напряжение ячейки - 2.2 - 4.5 В,
Включение баланса - 100 мВ,
Выключение - 30 мВ.

Выполнен прибор на специализированной ИС ETA-3000 от Eta solutions - ссылка.
Алгоритм работы достаточно прост. Пока разность напряжений соседних ячеек меньше 100 мВ чип "спит" (~20 мкА. Замерял. Как и обещает производитель.).
Если разность превышает, чип начинает балансировку перекачивая заряд между соседними ячейками. Когда разность становится меньше 30 мВ, схема снова засыпает.
Поскольку, чипы включены между всеми парами ячеек, 1-2, 2-3 итд, заряд должен балансироваться во всей батарее.
Но, выяснилась одна проблема. 100 мВ это очень много! Для LiFePO4 разница 3.45 и 3.55 огромна. А балансир спит.
Так вышло, что 12-я, 11-я и 10-я ячейки были сильно слабее других. А 1-я и 3-я сильнее. Балансир ничего с этим не стал делать. Разница между 12,11,10 и 9 была меньше 100 мВ. Самая плохая была 11-я. 12<11>10>9. Энергию ей деть некуда. Немного побалансировались 1-2,2-3,3-4. Но и все.  Заряд выключил BMS при 42.8 В.
Промежуточный итог - на зарядке эффект почти 0.
Стал смотреть на чип в документации. Пороги 100 мВ и 30 мВ фиксированные. Их изменить нельзя. Можно менять только значение балансировочного тока 0.1 - 2 А (меняя сопротивление внешнего резистора).

Стал разряжать. 3/4 разрядного цикла балансир спал. Когда напряжение на ячейках начало убывать бодро (<3 В), балансир оживился и начал оживленно ровнять. Напряжение недозаряженных ячеек стало расти, перезаряженных падать. Батарея отстояла на 3 Ач дольше, чем без балансира. Было 25 Ач, стало 28. Разбег, конечно, остался. Но не такой значительный.

Итог. Данный балансир вообще не работает на заряде и показывает среднюю эффективность на разряде. Думаю, во время хранения батареи он способен поддержать сильно саморазрядившиеся ячейки. Поскольку ток потребления 20 мка значительно меньше тока саморазряда (>1 мА), данный балансир можно установить в батарею навсегда.

//Для себя решил начать делать свой балансир на переключающимся конденсаторе. А выбор момента начала балансировки поручить контроллеру. На основании измерения напряжения ячеек. Скоро расскажу, что замышляется и как бодет реализовываться.

[TRO]

Надо добавить хотя бы дрыщавых конденсаторных, которые не выключаются никогда.
Вот например моя темка ссылка

Этот балансир подключен к 2 банкам 18650 уже почти год, и они выровнены практически в 0, и не разрядились (на них напряжение полуразряженной банки, просто они на работе, померяю и точно отпишусь какое, если опять не забуду).

[TRO]

А выбор момента начала балансировки поручить контроллеру. На основании измерения напряжения ячеек.

Это самый правильный путь, но не в паре с конденсаторным. У конденсаторного падает мощность вместе с разницей напряжений, на малых разницах он тоже не сильно эффективен. Надо делать обычную обратноходовую трансформаторную повышайку, управляемую оптроном с основного микроконтроллера. Причем эта повышайка должна просто уметь молотить на полную мощность, т.е. её схемотехника упрощается до примитивного автогенератора на одном транзисторе (которым светодиоды от пальчиковой батарейки запитывают) + копеечный оптрон, а со вторички на обратном ходе все сливать в полное напряжение батареи через диод. Т.е. словая реализация копеешна и проста, основная задача это считатывать одним контроллером напряжения ячеек (для этого конечно есть решения на одной микросхеме, на них смартБМС собраны, но их освоение требует большого скилла в электронике, там даташит монстрообразный, протокол обмена навороченный).

[dsssergei]

Полная хрень этот балансир. Перекачивает он только в одну сторону "от минуса к плюсу", а в обратную сторону ему плевать, пусть хоть в ноль разряжается - не будет он перекачивать в обратку.
Мучал, мучал  я такую платку... В итоге выравнял ячейки в ручную тупым запараллеливанием, а платку в батарею воткнул "для красоты".

[u-Art]

 Wm_destroy, Правильнее было сначала задуматься, полистать форум и другие источники, а затем браться за изготовление батареи. Не выбросили бы деньги на ветер.
Батареи из качественных элементов почти не нужен балансир.

Li-ion - практически не разбегается при заряде (если изначально отбаленсен "по верху"), замечательно подходят большинство БМС с балансировкой от 4,17В и низким током, этого более чем достаточно, чтобы подровнять легкий разбаланс при эксплуатации. Можно применять всякие "перекачки", только если батарея собрана из мусора и нагружается низким током.

LiFe - из-за его "полки" напряжения вообще не нужен балансир в диапазоне 3-3,35В. Применение "перекачек" при напряжении ниже 3В - вообще бред, т.к. при последующем заряде дисбаланс только усилится. ЛиФе нужно ловить при заряде, когда напряжение превышает "релакс" уровень, где-то от 3,45-3,50В. Балансир нужен достаточно мощный, а какой он по исполнению - не важно (главное, чтоб включился от 3,5В, а не от разности напряжений).

Здесь обсуждались банки 32140 15А/ч - это наверное лучший вариант для Вас. Как раз две банки в параллель, которые можно хорошо скомпоновать для максимальной идентичности.
При сортировке ЛиФе, заряжайте несколько параллельных банок до 3,6В и после отключения (и распараллеливания) мониторьте скорость падения напряжения, затем при сборке учитывайте этот параметр для компоновки параллелей.

[koolon]

Да, также подумал, что на Лифепо активный балансир будет неэффективен. из-за того что разность напряжений кратковременна.
взял конденсаторный до 6А заявлено, для задачи при отключении бмс по нижнему порогу (2,6), виновная в этом ячейка немного восстанавливала напряжение и бмс корректнее включалась (а то разок из 4-5 случаев не включается на зарядку пока  не отсоединишь все от акб, включая эту же зарядку, которая по умолчанию соединена на клеммы).
дак эта зараза (балансир) оказывается при 2.9в уже в сон уходит, чтобы не высадить наверно всю сборку...

[Борян]

мда, просто вы своими действиями сами себе проблему сохдаете и деньги на ветер выкидываете. надо просто зарядить все ячейки по очереди, потом собрать их паралельно и пусть полежат. затем уже собирается все в батарею в сборе и вы счастливый обладатель нормального аккумулятора. даже если емкость будет отличаться и даже если по мере разряда они будут разбегаться - насрать. Общая емкость акумулятора будет по самой дохлой ячейке, но при заряде аккумулятора все равно все будет в балансе.

[TRO]

зарядить все ячейки по очереди, потом собрать их паралельно и пусть полежат.

А лежать им потом зачем? Чтобы руки от работы отдохнули?
Если это лифер, то я предпочитаю заряжать его уже в паралелях, так меньше телодвижений.
А если ионки, то выровнять желательно конечно перед сборкой, чтобы банки друг дружку выравниваясь не насиловали.

[TRO]

Применение "перекачек" при напряжении ниже 3В - вообще бред, т.к. при последующем заряде дисбаланс только усилится.

Открою маленький секрет, от того на заряде или на разряде вы отбалансируете батарею, не повлияет на отдаваемую ею ёмкость, все равно самая малоёмкая паралель отдаст все что у неё есть. Т.е. останется в пределах зарядно-разрядного коридора. И таки да, активный балансир долго постояв в разряде приведет к расбалансу не равенству напряжений паралелей на полном заряде, но это нельзя назвать расбалансом, так как самая малоёмкая ячейка все равно остается в рамках более ёмких паралелей (т.е. как я уже писал, отдаваемая ёмкость не поменяется).

А активный балансир (конденсаторный, который без гистерезисов) вполне себе балансирует лифер, правда долго , и то что после него после заряда напряжения паралелей не совпадает не значит что батарея расбалансирована    Ну а тот индуктивный что с первого поста, он конечно для лифера не эфективен (да и вообще с его гистерезисом толком ни для чего не подходит, я бы такое недоразумения не брал ни для какой батареи)

[sdenis2017]