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

Технология Maxim Integrated nanoPower: когда малый IQ имеет преимущества

При разработке устройств с батарейным питанием важно выбирать компоненты не просто с малым потреблением, но и с предельно малым током покоя. При этом следует обратить внимание на линейку nanoPower производства компании Maxim Integrated. В статье рассмотрено их применение на примере системы датчиков беспроводной оконной сигнализации.

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
                     

Платы Nucleo на базе STM32G0: чего можно добиться с помощью связки Nucleo и Arduino

Платы Nucleo и платы расширения X-NUCLEO от STMicroelectronics можно интегрировать в платформу Arduino с помощью библиотеки STM32duino. Связка плат Nucleo и платформы Arduino, и наличие готовых библиотек – представляет удобный инструмент для создания прототипов и конечных приложений в условиях ограниченного времени. Статья содержит пошаговые инструкции по установке библиотек и запуску примеров для Nucleo.

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 ...

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

    • Не могу найти в нете даташита на полевой транзистор j330, может кто сталкивался? 
    • Сталинский социализм - это строй с доведением эксплуатации до крайних форм жестокости и бесчеловечности. Репрессий, убийств и принудительного труда части запуганного населения в концлагерях и "шарашках" для инженеров. Сталинисты - это такие паразиты-эксплуататоры готовые убивать и отправлять в концлагеря своих сограждан ради обеспечения собственной сытой и комфортной жизни за счет эксплуатации других. Сталинист - это подонок готовый к убийствам и эксплуатации бесправных зеков, но к счастью для общества из-за своей никчемности вечно ждущий, что сейчас придет "новый Сталин" и заставит на него других работать. Милин Дмитрий https://www.facebook.com/permalink.php?story_fbid=2775673065817938&id=100001258161733  
    • Всё что я приводил, это для расчёта предельных параметров, на самом деле на лампочки приборки приходит меньше напруги, падение на проводах и электронных ключах подозреваю... Полевик используется не вместо тогоограничивающих резисторов, а в добавок ко всему, для шунтирования паразитных токов.
    • Когда я писал "С умом", я это и имел в виду. Как раз на плате этого осцила, имеет место неправильная маркировка "+" и "-" на нескольких конденсаторах. Смотреть надо внимательно когда выпаиваешь на сам конденсатор а не на надписи на плате. Лично с этим столкнулся - был удивлен, но впаял другой электролит именно так как стоял предыдущий а не так как на плате нарисовано.  
    • Отпаяйте и попробуйте магнитом. Если примагнитится - то точно индуктивность. Вполне достаточно и слегка намагниченного пинцета.
    • А собственноручно прицепленный даташит хоть по диагонали просмотреть не в состоянии что ли?
×
×
  • Create New...