Jump to content
Olegoff

Активный емкостной балансир.

Recommended Posts

Уважаемые форумчане!

Решил создать для своего Li-ion аккумулятора активный балансир.

Просмотрев множество сайтов решил остановиться на балансире емкостного типа.Подкупила его простота.

1983733739_2.gif.acb7cb60b782d71b5abac161f99288e7.gif

В первый момент времени срабатывает реле "заряд/разряд",при этом заряжаются соответствующие конденсаторы.Затем реле "заряд/разряд" отключается,после чего включается реле "баланс". При этом происходит выравнивание зарядов конденсаторов.После выравнивания зарядов конденсаторов реле "баланс" отключается и снова включается реле "заряд/разряд".Теперь уже происходит или дозаряд конденсатора или дозаряд батареи. И так по кругу.

Казалось процесс элементарно простой.Попробовал на аккумуляторах от мобилки,все работает.

Но реле в таком режиме работы крайне ненадежно.

Решил заменить реле ключами на MOSFET-ах.И вот тут все и началось.Из-за паразитных диодов пришлось устанавливать уже не 1,а 2 штуки на один ключ, т.е. 8 штук на одну банку вместо 4 контактов реле.

Собрал на макетке и ....облом .Я не спец в электронике и думал,что полевик пропускает ток в обоих направлениях.Но почитав литературу понял,что прямого аналога реле нет.(с учетом проходного сопротивления). И получается, что прямой перенос заряда между банками аккумулятора невозможен.Поэтому китайцы и делают емкостные балансиры всего на 2 банки(2 аккумулятора) и цена у них заоблачная.

Но я руки не опустил и начал искать выход из создавшейся ситуации.И вот пришел к следующей схеме.

484613913_2.gif.661f51c1712bfc2ca0d3f0773ccfd013.gif

Заряд конденсатора проводить повышенным преобразователем напряжением.Для компенсации потерь на ключах.

Преобразователь УМ сделал на микросхеме МТ 3608 таким образом,что бы выходное напряжение было пропорционально входному.

1324686332_.jpg.228af88e2ff0b2da78213d505a8ff3b1.jpg

Таким образом сохраняется пропорциональность распределения энергии между банками аккумулятора.Но натурных испытаний так и не проводил.

Не понравилась мне идея  с "электронным трансформатором"т.к. это уже походило на известную схему с повышающими преобразователями.

В итоге я решил пойти по пути установки дополнительной банки. И вот что у меня получилось.

96366818_2.thumb.JPG.0abaeeacbceef4dfcfd88ca903c2ca38.JPG

Для удобства рассмотрения схемы выделил 2 ячейки.

У схемы два режима работы:1.Разряд батареи 2.Заряд батареи.

Первым и необходимым условием правильной работы балансира является при разряде батареи BATдоп должна быть полностью заряжена, а при заряде - полностью разряжена.

В левой половине схемы собран блок управления состоящий из опорного напряжения заряда 4,1в, опорного напряжения разряда 2,5в,на резисторах 10к и 30к  собран делитель для определения среднего напряжения банки аккумулятора,На ОУ LM358 - дифференциальные усилители для измерения напряжения на каждой банке,ну и на компараторах LM2901 собраны ключи управляющие основной схемой.

Принцип действия основной схемы думаю понятен.

Если U bat > U средн  и U bat > 2,5в на входе оптопары ОТ1 высокий уровень и ничего не происходит.

Если U bat < U средн  или U bat < 2,5в на входе оптопары ОТ1 низкий уровень и включается соответствующий блок основной схемы.

Оптопара ОТ1 и ОТ4 (ОТ5 и ОТ8 и т.д. )включаются одновременно,но благодаря ОТ2 и ОТ3 (ОТ6 и ОТ7 и т.д.) в противофазе с задержкой исключая сквозной ток.

При срабатывании ОТ1 и ОТ2 срабатывает компаратор СР 3.1,соответственно включаются ключи VT13 - VT16 или при срабатывании ОТ3  и ОТ4  срабатывает компаратор СР 4.1,соответственно включаются ключи VTAT17 - VT20 .

Происходит перенос заряда с Bat доп в Bat 1

Т.к. емкость конденсатора (ионистора) большая необходимо ограничение тока.

В качестве шунта решил применить сопротивление полевого транзистора

При включении ключей VT13 - VT16 при заряде конденсатора С1 падение напряжения на транзисторе VT15 начинает увеличиваться.При этом на компараторе ОР 3.2 на инверсном входе устанавливается напряжение 0,1 -0,06 в .На прямом входе напряжение растет и при превышении данного напряжения срабатывает компаратор ОР 3.2 и подает низкий логический уровень на прямой вход компаратора ОР 3.1.Ключи закрываются.Ток падает. и т.д.

Меня интересуют следующие вопросы:

1.Работоспособна-ли данная схема?

2.С целью минимизации тока покоя оптопару ОТ1 можно включить в разрыв цепи Bat1 - коллектор VT9 или Bat1 - питание микросхемы ОР3?

С уважением,Olegoff.

Балансир.JPG

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, Olegoff сказал:

остановиться на балансире емкостного типа

Интересный вариант. Только непонятно как ёмкости на постоянном токе будут перераспределять напряжение между банками

Share this post


Link to post
Share on other sites

musa56.Перенос энергии заключается в периодическом переключении конденсатора между дополнительной банкой ,где он заряжается и основной банкой батареи,где он отдает свой разряд.Это при режиме разрядки основного аккумулятора.

В режиме заряда основного аккумулятора все происходит наоборот.Конденсатор заряжается от банки основного аккумулятора и разряжается на дополнительную банку.

.Все это выполняется в автоматическом режиме и таким образом идет выравнивание

Share this post


Link to post
Share on other sites

Приглашаем на вебинар «Новинки и уникальные решения Molex. На что обратить внимание и почему»

7 апреля приглашаем на вебинар, который будет интересен разработчикам и инженерам-схемотехникам, интересующимся тенденциями рынка, новыми перспективными решениями для соединений «провод-провод», «провод-плата», «плата-плата». Для инженеров КИПиА и IT будут освещены уникальные решения Molex для «удлинения» интерфейсов HDMI, DisplayPort и USB даже в условиях сильного зашумления, а также семейство бесконтактных датчиков Contrinex. Помимо этого, будет уделено внимание дальнейшему развитию направления антенн, где Molex имеет ряд интересных и уникальных решений

Подробнее

10 часов назад, Olegoff сказал:

Решил создать для своего Li-ion аккумулятора активный балансир.

Жуть и утопия. Лучше банки вообще не балансировать, а заряжать каждую банку отдельным ЗУ.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Как Вы себе представляете отдельную зарядку пары десятков банок отдельным ЗУ на каждую ? Илон Маск застрелился бы :D

Edited by Vslz

Share this post


Link to post
Share on other sites
                     

Измеряем мощность в режиме реального времени с помощью ИС регистратора потребляемой мощности

Одной из важнейших функций обеспечения работы системы управления питанием является измерение среднего значения потребляемой мощности критичных участков цепи питания в режиме реального времени. Микросхемы регистраторов производства Maxim Integrated имеют встроенную функцию накопления измеренных значений мощности и предоставляют на выходе данные, пригодные для вычисления ее среднего значения. В статье рассматриваются различные примеры использования регистраторов для проведения критичных измерений мощности в режиме реального времени.

Подробнее

2 часа назад, Praktic сказал:

Жуть и утопия. Лучше банки вообще не балансировать, а заряжать каждую банку отдельным ЗУ.

Сразу видно,что вы ни разу не ездили на электро велосипеде,где каждый миллиампер*час бывает полезен.

Share this post


Link to post
Share on other sites

8 лет езжу на эл. велике и Li-ion мне и даром не нужен, прекрасно справляются у меня тяговые свинцовые аккумы и в жару и мороз.Комплекта 36в с лихвой хватает на 3 года каждодневной эксплуатации, заряжается зарядкой которая шла в комплекте к велику.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, Vslz сказал:

Как Вы себе представляете отдельную зарядку пары десятков банок отдельным ЗУ на каждую ?

Вряд ли отдельная зарядка каждой банки будет сложнее  схемы емкостной балансировки из первого поста.

54 минуты назад, Olegoff сказал:

Сразу видно,что вы ни разу не ездили на электро велосипеде,где каждый миллиампер*час бывает полезен.

А какая связь между способом зарядки аккумулятора и его емкостью ?

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, Vslz сказал:

Как Вы себе представляете отдельную зарядку пары десятков банок отдельным ЗУ на каждую ? Илон Маск застрелился бы

а как ты себе представляешь емкостной балансир на пару десятков банок?  Илон Маск застрелился бы ...


Мудрость приходит вместе с импотенцией...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ребята,я вообще не понимаю о чем спор?Я задал вопрос о работоспособности схемы,а не о ее достоинствах или недостатках.

14 часов назад, Olegoff сказал:

2.С целью минимизации тока покоя оптопару ОТ1 можно включить в разрыв цепи Bat1 - коллектор VT9 или Bat1 - питание микросхемы ОР3?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 часов назад, Starichok сказал:

а как ты себе представляешь емкостной балансир на пару десятков банок?

а где я это предлагал или подразумевал ? :bye: Замена одной неудачной реализации - на другую, еще менее удачную, смысла не имеет.

Edited by Vslz

Share this post


Link to post
Share on other sites

А если один конденсатор по очереди ко всем банкам подключать?

Снимок.JPG

Edited by Bobius

Share this post


Link to post
Share on other sites

Интересно, конечно. Но опять же сравнительно просто - это с недолговечными релюшками. 

Применить бы ключи на полевиках...только как ими управлять хз...фотодиодным оптроном что-ли ? Где-то в Радио подобное проскакивало.

Развязанный ключ.GIF

Есть такие оптроны фотовольтаические серийные - TLP3904 и другие. Один корпус.

img_photovoltaic_02_e.gif.c3a5a74b9de379dc8734dc1849de84ad.gif

 

2019-09-29_175816.jpg.59dd9d369998d8ff9e06b02df23341c4.jpg

TLP3924_application_note_en_20190425.pdf

Edited by Vslz

Share this post


Link to post
Share on other sites

А если так, не взорвется? )

 

Снимок.JPG

Прикинул, какой заряд переносится за такт, появились сомнения в целесообразности этого.

Edited by Bobius

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

28.09.2019 в 08:34, Olegoff сказал:

Из-за паразитных диодов пришлось устанавливать уже не 1,а 2 штуки на один ключ

По-моему здесь этого можно избежать. Не понравилось отключение "драйверов" через питание. Чувствуется засада.

1 час назад, Vslz сказал:

только как ими управлять

Через трансформатор.   -------------

38 минут назад, Bobius сказал:

А если так, не взорвется? )

Нет, но 4 аккумулятора потянет только при максимальном напряжении питания микросхем.

44 минуты назад, Bobius сказал:

Прикинул, какой заряд переносится за такт, появились сомнения в целесообразности этого.

Двухтактная балансировка эффективней, особенно когда аккумуляторов много.

.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, Bobius сказал:

А если один конденсатор по очереди ко всем банкам подключать?

Тогда увеличивается время балансировки пропорционально количеству банок в батарее.

2 часа назад, Vslz сказал:

Применить бы ключи на полевиках...только как ими управлять

Я ведь привел схему управления.

1 час назад, Bobius сказал:

А если так, не взорвется? )

Не взорвется,но и работать не будет, т.к. на каждом диоде будет падение напряжения порядка 0,3 вольт.

1 час назад, Bobius сказал:

Прикинул, какой заряд переносится за такт, появились сомнения в целесообразности этого.

Поэтому я и пришел к выводу, что перенос энергии должен производиться от дополнительной банки,а при зарядке лишняя энергия не рассеиваться на шунтирующем резисторе, а стекать в  эту же дополнительную банку.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, Olegoff сказал:

Я ведь привел схему управления

Привели, но вряд-ли кто решится её повторить - целый спутник.

Смоделировал схему на фотовольтаических оптронах и одном уравнительном конденсаторе. Как будто работает. Частота переключений транзисторов - 100Гц. Управление через счетчик с дешифратором, распределяющий импульсы и создающий защитные паузы. "Разброс емкостей" в 2 раза смоделировал виртуальными кондерами. На графиках тока уравнительной емкости видно, что происходит отбор тока от самой малоемкой и быстрозаряжающейся ёмкости в пользу двух других. В конце концов, происходит полное выравнивание, на которое уходит время. Токи через ключи достигают 1,5-2А в амплитуде, хотя, как будет в реальности - ХЗ.

И эта схема тоже выглядит страшновато :wacko:

Скрытый текст

1017040661_BMS3S.jpg.71ef13282744ea847b1093f9e9268f0f.jpg

 

Крупно - начало балансировки, когда токи еще значительные:

Скрытый текст

750012602_.jpg.a9c89f5639bc97834156c53d13ee3eb8.jpg

 

Конец балансировки - разброс напряжений менее 4 мВ:

Скрытый текст

655343078_.jpg.70680b5d79a81aca862cd33c0f322a6e.jpg

 

3 часа назад, Bobius сказал:

Прикинул, какой заряд переносится за такт, появились сомнения в целесообразности этого.

да-да, аналогично :). Ионистор не выручит здесь в качестве уравнительной емкости ? Сборки, вроде бы, есть на 5,5В, и дешевы...

Edited by Vslz

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, Vslz сказал:

Смоделировал схему на фотовольтаических оптронах и одном уравнительном конденсаторе. Как будто работает.

Vslz подумайте сами как оно будет работать если во-первых ток ваших оптронов Short curent равен 12микроампер, во-вторых на полевике R gs =0,19 ом при напряжении 4,5вольт и плюс сопротивление паразитного диода второго полевого транзистора.

При включении полевика импульс на затворе может достигать амперов и ваш фотовольтаический оптрон накроется в мгновение.Возьмите в руки батарейку,диод и конденсатор и зарядите конденсатор через диод.А теперь померяйте напряжение на конденсаторе.И вам все станет ясно.

Кому интересно можно посмотреть перенос энергии конденсатором здесь

Заряд конденсатора.xlsx

Share this post


Link to post
Share on other sites

В чем проблема? Частота коммутации достаточно низкая, чтобы 12uA было достаточно для условно-быстрой перезарядки. Потому я и не использовал более высокую частоту. На затвор полевика подается 9В с оптрона. Сопротивление диода - это вы о чем вообще ? Ключ на двух полевиках работает при любом направлении протекающего тока, падение напряжения пропорционально току и сумме Rdson ключей. Никаких диодов.

32 минуты назад, Olegoff сказал:

При включении полевика импульс на затворе может достигать амперов

И его обеспечивает генератор тока 12 микроампер ? Аппликейшен ноут почитайте, которые я скинул Вам, вместо сочинения страшилок:D

32 минуты назад, Olegoff сказал:

зарядите конденсатор через диод .А теперь померяйте напряжение на конденсаторе.И вам все станет ясно.

Мне уже стало ясно - Вы не в курсе о наличии инверсной проводимости канала мосфета. Сожалею. Это уже давно применяют, например, в синхронных выпрямителях, которые трудятся в Вашем компьютере :bye:

Встречное предложение - зарядите G-S любого мосфета батарейкой, например, кроной до 9В. А затем, мультиметром измерьте сопротивление, и падение напряжения при разных полярностях С - И, И -С. Результат Вас удивит - близко к Rdson в обоих случаях.

Edited by Vslz

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 минуты назад, Vslz сказал:

Вы не в курсе о наличии инверсной проводимости канала мосфета ?

И где вы такое прочитали?В обратной проводимости мосфета как раз участвует паразитный диод.И если в компе падение напряжения в доли вольта роли не играет,то здесь это основной параметр не дающий коммутировать ток в обоих направлениях.Ведь у нас играют роль милливольты.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Чорта с два - диод шунтируется каналом и не участвует в пропускании тока.

Edited by Vslz

Share this post


Link to post
Share on other sites

Зачем тогда у вас в ключе по два полевика?Если один может пропускать ток в обоих направлениях?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Один ПТ работает при прямом токе, как обычно, а второй - при обратном токе. Если взять 1 полевик, то будучи реверсирован, разорвать ток он не сможет из-за диода. 

В синхронных выпрямителях полевики только так и работают - при отрицательных токах стока, с шунтированием встроенного диода. Разве это открытие ?

Edited by Vslz

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну да, мне только еще синхронника не хватает в схеме.

А как же вы без синхронного выпрямителя сбалансировали свои банки?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Только что, Olegoff сказал:

Зачем тогда у вас в ключе по два полевика?Если один может пропускать ток в обоих направлениях?

Чтобы диоды мосфетов не мешались.

Edited by Bobius

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

  • Сообщения

    • Это по-твоему, а у мну такой штуки уже давно нет - и без таких платок всякого хавна, как у засранца ...овна. Когда отладка модулей изделия на стапеле , примерно как у @Aliens444  выше,  лабораторный 2-полярник пользую. ... защищаю то, что на стапеле, от самого себя и от конечностей рядом мельтешащих мелких членов своей стаи.   
    • Ну это уже столь серьезный проект, на него даже в демонстрационном школьном варианте столько железа надо (одни только гидровингроторы чего стоят), что выбор/проектирование/постройка генератора к гирлянде кажется вопросом второстепенным. По моему скромному и может не совсем правильному мнению (не специалист в гидроэнергетике вообще, в том числе и в малой) тут было бы правильно сначала получить  механическую характеристику гирлянды в речке, определив таким образом точку (условия) максимальной мощности, проще говоря, найти при каких оборотах мощность (произведение скорости вращения на крутящий момент) максимальна. И только после этого подбирать или проектировать и строить самому генератор с редуктором. Главное согласовать нагрузку генератора что бы он крутился при оборотах на которых гирллянда имеет максимальную мощность.
    • Так соберите какой-нибудь LC/RC генератор и посмотрите, насколько сильно будет меняться частота при нагреве. Потом поставьте в генератор конденсаторы с известными ТКЕ и оцените, в какую группу попадают эти серые.
    • Никто идиотом тут никого не делал. Если после подключения к компьютеру микросхема больше не подает никаких признаков жизни, то ответ будет соответствующий. А если подаёт, нужно было на это указать. Какое входное сопротивление на плате? Какое входное сопротивление на разъёме? Подключается только к левому, или только к правому каналу? Если что, ЗАПРЕЩАЕТСЯ на разъёме замыкать левый канал с правым! Это может приводить к срабатыванию защиты источника. Ну и самое главное, где фото конструкции? Где фото подключений, где фото пайки? Где фото розетки? Есть ли заземление? Где фото разъёмов? Какое постоянное напряжение, относительно корпуса блока питания, на выходе усилителя? А на входе?
    • что помрут миллионы людей, и люди будут падать мёртвыми прямо на улицах (ибо лекарства нет). 
    • Нет, администрация спортивного комплекса "Торпедо".  А баба Ванга предсказала, что возможно карантин продлится далее 13 авг.
×
×
  • Create New...