Балансир для аккумуляторов

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Рекомендую https://electrotransport.ru/ussr/index.php/topic,2265.0.html

 

Хорошо, что вы поняли, что прежде чем что-то делать, надо оценить полезность. В данном случае- четко представить проблему.
В общем, вопрос именно в том, что аккумулятор дает потенциал в 2В, а нагрузку выгодно иметь на большее напряжение, поэтому применяют последовательное соединение аккумуляторов со своими нюансами. Возможно, через несколько лет электроника будет настолько дешева, что можно будет от последовательного соединения отказаться в пользу электронных преобразователей, но сейчас это невыгодно.
Я считаю, что если бы пассивные балансиры на свинце давали бы ощутимую выгоду, их бы давно применяли производители АКБ.
Вообще основная проблема свинцовой химии не в балансировке, а в механизме, который ее нарушает - сульфатации. Аккумулятор с меньшей емкостью в последовательной цепочке при разряде будет иметь большую глубину разряда. Согласно механизму сульфатации, это приводит к большему износу этой ячейки и, соответственно, еще более уменьшает емкость. Поэтому батарея часто выходит из строя из-за отказа одного аккумулятора. И пассивным балансиром эту проблему не решить.
Выходом является применение активных балансиров. Это решение по сути заменяет последовательное соединение на параллельное. Однако, в отличие от системы с параллельным соединением аккумуляторов и последующим электронным преобразованием в высокое напряжение, последовательная схема с балансирами имеет изначально высокое выходное напряжение. То есть, преобразованию подвергается лишь энергия небаланса, а не вся потребляемая энергия. Что значительно упрощает систему и, возможно, даже делает ее экономически оправданном при сегодняшнем уровне развития электроники.

 

Слава богу есть люди которые мыслят также как и ты. А также используют общепринятую классификацию. Пассивный балансир это путь в никуда. Активные балансиры на основе устройств с двунаправленным (или много направленным) переносом энергии выгодны отрасли. Добавят еще одно устройство в систему. Но мне кажется нужно пересматривать схемотехнику инверторов.

 

Обещал измерить напряжение на каждой из 4-х последовательно включенных АКБ.
1 столбец - зарядки нет, есть малый разрядный ток.
2 и последующие столбцы - несколько измерений при зарядном токе 4-5 А.
13.22 14.29 14.27 14.19
13.12 14.10 14.02 14.04
13.29 13.69 13.81 13.92
13.23 14.10 14.10 14.15

 

Ну вот опять двадцать пять!
Как говориться, сколько волка ни корми ...
Ну хорошо, пока статистика дремлет, будем продолжать попытки донести знания до масс.
Начну с цытаты:

Вот мы и пришли к тому, что жывем то мы в доисторическую эпоху и электроника у нас (человечество) отсталая. А у них (...) электроника продвинутая но пока несуществующая. Во как.

Опять не устраивает сегодняшний уровень электроники.
И так, начнем. Процитированные мной товарищи упорно настаиваю на том, что активными являются именно их чудо балансиры, решающие все проблемы аккумуляторных батарей. Хотя на самом деле все эти устройства относятся к категории автономных балансиров, работающих по принципу переноса (перекачки) заряда, причем необязательно небалансного заряда а заряда вообще.
Поясню почему эти устройства относятся к категории автономных балансиров. Это связано в первую очередь с тем, что запитываются схемы управления непосредственно от самих балансируемых элементов. Это связано стем, каким образом появились в употреблении эти устройства.
Действительно на протяжении всего прошлого века почему то ни у кого не возникало вопроса, почему балансиры не используют в промышленных масштабах? Ответ очень прост, не выгодно для производителя батарей. Теперь возникает второй вопрос, почему сейчас так широко стали распространены балансиры? Ответ: потому что это стало необходимо, для того что бы не потерять прибыль. В чем подвох? Все встает на свои места, когда вспомним знаменитые судебные тяжбы против компании Sony по поводу взывов аккумуляторных блоков их ноутбуков. После этого все электронные корпорации бросились на перебой разрабатывать устройства, обеспечивающих стабильную работу литиевых батарей. Заметте ЛИТИЕВЫХ. То есть пока на рынок не хлынули литиевые источники тока всем было наплевать на балансиры. А теперь эти устройства спасают имидж производителей, вот их и стали широко производить. А к кислотным батареям я напомню это по прежнему не имеет ни малейшего отношения, они же не взрываются (пока).
Теперь разберем непосредственно то, что так стараются навязать как панацею наши "мечтатели".
К балансирам производящим балансировку по методу переноса заряда можно отнести устройства использующие для переноса заряда конденсаторы, индуктивности или смешанные.
К смешанному типу переноса заряда можно отнести микросхему BQ78PL114, произведенную по фирменной технологии PowerPump, представляет собой новейший компонент компании TI для активной балансировки батарей и использует индуктивный преобразователь для передачи энергии. PowerPump использует n-канальный p-канальный MOSFET и дроссель, который расположен между парой батарей. Схема показана на рисунке, MOSFET и дроссель составляют промежуточный понижающий/повышающий преобразователь. Если BQ78PL114 определяет, что верхней батарее нужно передать энергию в нижнюю, на выводе PS3 формируется сигнал частотой около 200 кГц с коэффициентом заполнения около 30%. Когда ключ Q1 открыт, энергия из верхней батареи запасается в дросселе. Когда ключ Q1 закрывается, энергия, запасенная в дросселе, через обратный диод ключа Q2 поступает в нижнюю батарею.


Потери энергии при этом невелики и в основном происходят в диоде и дросселе.
В случае балансировки батарейного блока ноутбука токи балансировки составляют 25…50 мА. Подбирая значение компонентов можно достичь эффективности балансировки в 12–20 раз лучшей, чем при пассивном методе с внутренними ключами. Типичного значения разбалансировки (менее чем 5%) можно достичь за один или два цикла.
Таким образом подчеркиваю еще раз, этот метод разрабатывался прежде всего для небольших по емкости (с точки зрения автономщика) источников питания.
При увеличении мощности этих устройств вся их привлекательность начинает теряться. Это происходит в следствии увеличении токов управления, в результате чего возрастает потребляемая мощность всего устройства в целом и говорить о переносе энергии без потерь просто нет смысла. Кроме этого возрастает сложность управляющей обвязки, со всеми вытекающими проблемами.
Таким образом возвращаясь к нашим баранам, можно сделать вывод:
1. Производитель кислотных батарей не заинтересован в производстве балансиров, так как они на 2/3 повышают продолжительность жизни их продукции.
2. Производители инверторов разрабатывают свои устройства с учетом повышенного входного напряжения, и это легко обосновывается экономически. Но при этом ни один производитель не заморачивается проблемами обслуживания батарей в последовательной цепочки.
3. Все батареи стоящие в цепи питания инвертора, как правило находятся под постоянным поддерживающим зарядом. О какой сохранности заряда батарей может идти речь в плане балансира.
В данном случае балансир позволяет удержать напряжение в пределах дозволенного для длительного существования. И ни о какой экономии емкости батарей не идет речи, они её накапливают. То что тратит балансир, это необходимое зло, но поверьте мне, оно оооочень маленькое (10 Ват в сутки). Для автономщика это не показатель.

Спасибо за ссылку. Я этот форум уже давно весь изучил. Там несколько веток параллельно рассматривали проблему применения той схемы, которую я привел в самом начале. Но смысл нашей ветки не в этой схеме а в принципе, о проблеме балансировки и её систематизации, накоплении и обобщении знаний. Если они у Вас есть то милости просим.

 

Не скромно отвечать за все человечество. Вы не видите разницы между электроникой и схемотехникой инверторов? И если вы что-то не знаете это не значит что оно не существует.

Открою великий секрет. Существуют устройства которые переносят только небалансный заряд и никакой другой.

Не верно. Схема управления может запитываться откуда угодно. В том числе иметь свое автономное питание. Классификация по этому признаку неверная.

Теперь от мечтателей. Вода. Называется бустер/чоппер преобразователь. В литературе рассмотрен уже давно. Существуют программы его автоматического расчета. Полагаю что для его управления можно использовать другие ШИМ контроллеры. Из минусов. Работает только на две батареи.

Неверно. На чем основано это утверждение непонятно.

Вы можете оценить потери в системе управления? Они на самом деле небольшие при грамотном проектировании.

Переноса энергии без потерь я не знаю. А теперь приведу пример. В ИБП Ippon smart winner 3000 используется аналогичное схемное решение. В режиме инвертор- бустер. В режиме зарядки- чоппер. Так вот при режиме бустер передается мощность более 2 КВт. Более чем достаточно для балансира. Частота (не мерил сделал оценочный расчет) около 30 КГц. Потери в системе управления (не мерил сделал оценочный расчет) не более 300 мВт.

Сомневаюсь что пассивные балансиры продлевают на 2/3 жизнь аккумуляторов в циклическом режиме. Хотелось бы примеры или ссылки из литературы.

Кто придумал это правило? А я считаю что батареи работают в циклическом режиме.

Пожалуйста. Только берут меня сомнения что вы изучили весь форум. Обсуждать параллельные стабилизаторы напряжения смысла не вижу. Балансиры с переносом заряда готов обсуждать предметно. Знания и кое какие наработки имеются. Только будет ли это интересно форумчанам? Фу никогда столько не писал. Прошу прощения у форумчан за столь длинный опус.

 

Спасибо огромное за то, что Вы не сочли за труд ответить на мои вялые потуги. И не переживайте Вы так за интересы Форумчан. Вы главное попытайтесь изложить Вашу теорию. А пока что перечитывая Ваши ответы я все больше убеждаюсь в правоте приведенных мною материалов.

По вашему получается что питание устройства перекачивающего энергию из одной батареи в другую осуществляется от внешнего источника. Но в таком случае это тоже самое, что приехав на тракторе вытаскивать застрявшую машину в ручную. Или у вас стоит целое ведро с водой, а Вы пытаетесь перелить воду из одного стакана в другой, вместо того что бы просто долить воды. Не Вам говорить про "воду".
Соответственно использования Ваших устройств оправдано только при отсутствии внешних питающих устройств. Это раз.

Этот пример к балансирам не имеет вообще ни какого отношения. Это все равно что сравнивать утюг с бойлером. У того и другого одинаковые схемные решения (Ваша схемотехника) но задачи они решают разные.
Так и в этом случае, то что ом может перекачать от сети не факт что он сможет это же сделать при разнице потенциалов в 0.5 - 1В. Это два.

Это можно прочитать в любом учебнике по эксплуатации кислотных аккумуляторов. Это три.

Это придумываю разработчики. Прежде чем разрядить нужно хотя бы зарядить, а потом и поддержать, если не требуется разряда. Это четыре.
Таким образом буду очень благодарен за дальнейшие Ваши доводы в свою пользу.

 

Я бы тоже готовое устройство хотел. В крайнем случае платку такую.

 

Если устроит то, что я предложил выше, то можно пообщаться в личке.

 

либо у меня с головой беда, ибо одно из двух - не могу найти как в личку писать...
Меня абсолютно бы устроила самопальная плата, в идеале набор деталек и встреча в метро
За все это готов денег дать, сколько оно стоит + за труды сколько надо.
И вопросы.
на рис 3 показано устройство на 4 акка? Просто сейчас у меня под присмотром 24В система с 4-мя акками как раз. Или общее напряжение по барабану?

 

Написал в личку.

Вверху справа от Вашего ника нажать "Входящие", в выпавшем окне выбрать "Начать новую переписку", указать кому и вперед

 

Общее напряжение не по барабану, просто надо каждый элемент настраивать под каждую батарею конкретно, и по отдельности.

 

Надо картинку платы в формат "gerber" перевести, чтобы ее изготовление можно было заказать по интернету. Только, чтобы два раза не вставать, я бы делал независимые элементы балансира, чтобы можно было заготовку резать на одиночные элементы, и, при необходимости, составлять из них цепочки произвольной длины. Для этого надо добавить вертикальную линию-разделитель и дополнительные контактные площадки для вывода балансировочных проводов.

 

Замечательная идея! Я как раз думал что придется немного доработать под 24V. Я заказал пять степдаун конвертеров, они на одной плате и пунктиром разлом нанесен. Тут можно делать модулями, как сосиски, отломал сколько нужно пачкой, впаял перемычки...
Например в перспективе мечтаю на Трояны перейти - там 8 батарей по 6V будет сборка, значит нужно 8 секций балансира...

 

Ну я так и думал приблизительно. 4 элемента, каждый на номинал 12В.
-
Себе планирую тоже трояны, и их там много. так что "как сосиски" - очень правильно.
Ждемз.