Jump to content
OparinVD

Можно ли питать нагрузку от LiPo аккумулятора, не отключая зарядку?

Recommended Posts

Добрый день!

Задача вроде простая, но для меня новая, поэтому многое для меня неочевидно.

Нужно организовать питание по схеме, как это сделано в автомобиле: генератор -> АКБ -> нагрузка. Но аккумулятор должен быть не свинцовый, а LiPo 3S, 10000 мАч (или, возможно, два таких аккумулятора, подключенных параллельно, чтобы пройти по току зарядки). Мощность нагрузки до 200 Вт. Можно ли просто подключить по той же схеме или надо организовать всё более хитро? Например, подключать напостоянку баллансир; следить за окончанием зарядки и отключать аккумулятор от источника и т.д.? Как это работает, например, при зарядке телефона или ноутбука?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Более хитро. Литиевые аккумуляторы, в отличие от кислотных, не "любят" режима постоянного подзаряда.

Share this post


Link to post
Share on other sites
13 минут назад, Falconist сказал:

Более хитро. Литиевые аккумуляторы, в отличие от кислотных, не "любят" режима постоянного подзаряда.

На стратегическом уровне я к такому же мнению пришел :) вопрос в том в какую сторону хитрость городить?

В чем заключается их "нелюбовь" к постоянному подзаряду? К ускоренному старению? Если да, то насколько быстро сокращается емкость аккумулятора в таком режиме?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Финальные результаты тестирования литиевых батареек FANSO при нормальных условиях

Перед разработчиком устройства, в котором предполагается использование батарейки, всегда стоит задача выбора того или иного бренда. Конечно, наиболее объективный результат по качеству можно получить при реальном тестировании в режиме работы самого устройства. Для того чтобы у разработчиков была некоторая информация о реальных значениях основных параметров ЛХИТ, инженеры компании КОМПЭЛ решили провести серию из трех тестов. Первый тест на постоянный разряд в нормальных климатических условиях, начатый в апреле 2019 г., мы завершили.

Узнать финальный результат тестирования

1 час назад, OparinVD сказал:

вопрос в том в какую сторону хитрость городить?

В сторону захода на сайт ti.com и выбора контроллера заряда под свои нужды. Они и за зарядкой будут следить и линию переведут на питание от АКБ, когда внешнее питание пропадет. Бывают как с цифровым управлением, так и с аналоговым. Пример подобного контроллера:

image.png.5627a009ed7ea35c3ad46cf29c804785.png

Это обычный, есть и балансиры.

1 час назад, OparinVD сказал:

В чем заключается их "нелюбовь" к постоянному подзаряду?

На эту тему в инете есть вагон статей. Последствия могут быть вплоть до возгорания.

Edited by BARS_

Share this post


Link to post
Share on other sites
                     

Видеокурс Работаем с микроконтроллерами STM32G0. Впервые на русском языке.

В цикле видеокурсов по работе с STM32G0 от компании STMicroelectronics показаны архитектура, периферия (особенности процессорного ядра, режимов пониженного питания, векторов прерываний, DMA и мультиплексора DMA, схемы тактирования и сброса, и.т.д.) и даны практические примеры. Материал дает наглядное понимание того, как начать работу на новых микроконтроллерах STM32G0

Подробнее

@BARS_ Спасибо, просто волшебная микросхема. А я уж собрался строить свой велосипед из двухкомпонентного композита :) На коленке, правда уже не соберешь, но это уже другая проблема... 

Такой вопрос: напряжение зарядки микросхема контролирует, ток тоже, а балансир при этом ставить надо? И что с ним делать, когда аккумуляторы заряжены? Ключами отключать, чтоб не тратить ток балансировки (а он не маленький)?

@ГОГА рижский , я так понял, BMS - это балансир. Или она еще какие-то функции выполняет? И вопрос тогда тот же: надо ли как-то отслеживать момент окончания зарядки и отключать аккумуляторы от внешнего питания?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Хотя, я кажется начинаю понимать... Смотрел на bq24751A, вроде всё подходит, зарядка для многоячеистых LiPo с выбором системного питания, и даже режим калибровки есть, но встал вопрос с балансировкой (выше)... Теперь вроде  те же параметры в поиск вбиваю, но в результатах этой микросхемы уже нет, зато есть другие, у которых есть отдельные ноги для контроля отдельных ячеек... В общем, смотрю datashetы на BQ2570x, а почему у bq24751A прописана поддержка 2, 3 и 4 ячеек, для меня загадка :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 минут назад, OparinVD сказал:

а почему у bq24751A прописана поддержка 2, 3 и 4 ячеек, для меня загадка :)

Там есть вывод программирования кол-ва ячеек: CELLS 20

Share this post


Link to post
Share on other sites

Есть, но как им пользоваться? Т.е. понятно, что надо его подтянуть вверх, вниз или оставить в воздухе... Эта микросхема, я так понял, заряжает сборку как единое целое. Количество ячеек влияет только на общее напряжение. А как контролировать напряжение на каждой отдельной ячейке? Или я что-то не так понимаю?

Share this post


Link to post
Share on other sites

В таких системах используется такое свойство как гистезис, то есть после того как аккумулятор заряжен до определенного напряжения, зарядка останавливается пока напряжение не снизится до определенного уровня. 
В вашей задаче ключевые факторы это режим работы, время заряда – время разряда, и запас ёмкости. Из этого рассчитывается ток заряда и напряжения состояний. Необходимость постоянного присутствия балансира и разновидность, тоже определяется этими факторами.  Также для данной химии аккумулятора нужен постоянный мониторинг температуры, как при заряде, так и под нагрузкой и определение полностью разряженного аккумулятора. 
На самом деле всё проще, чем пугают философскими фразачками.
Добавлю, что балансиры, производителями рассматриваются как отдельные компоненты. В балансирах тоже есть пороговые значения, балансировка идет не постоянно, а при необходимости, но сама логика, хоть и мало, но всё же  потребляет энергию. Можно ограничить, чтоб балансировка происходила только при зарядке.  
Всё в одном, и под различные, индивидуальные запросы  делают на программируемых мк. 
Чем определяется выбор данной химии аккумулятора ?
 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вот теперь всё начинает укладываться в голове... Если мне просто надо управлять системным питанием, я смотрю в разделе Battery charger, если надо контролировать уровень заряда по запатентованным технологиям - смотрю Battery fuel gauges, а нужен баллансир, то смотрю, соответственно monitors & balancers.

В данной задаче, думаю тогда поставить по одному заряжателю и одному контроллеру заряда на каждую сборку 3S. Про баллансир пока думаю... Выходы объединю через диоды, результат пойдет на DC-DC... Получится примерно такая логика работы: если аккумуляторы недозаряжены, то они заряжаются от генератора, тем током, что остался после того как потребителей накормили; потом в почти заряженном состоянии они стоят как резерв и сглаживают импульсы потребления; если генератор отвалился, то аккумуляторы встают как основное питание и тянут в течение ~1,5 ч нагрузку около 150-175 Вт... Правильно мыслю?

Химия аккумуляторов досталась мне по наследству, они у нас сейчас просто есть... Я так понял они идеальны для электрических БЛА по массогабиритам, и, что важно, по отдаваемому току... У нас, ДВС, поэтому отдаваемый ток уже не так играет... Есть смысл пересмотреть выбор? Можно поставить что-то, что упростит танцы с подзарядкой?

Share this post


Link to post
Share on other sites
43 минуты назад, OparinVD сказал:

то аккумуляторы встают как основное питание и тянут в течение ~1,5 ч нагрузку около 150-175 Вт...

Есть смысл определиться с конфигурацией Батареи. Ваши условия: 175Вт*1,5ч=262,5Вт*ч, элемент Li-Pol 3.7v 10Aч, ток заряда 1 элемента =1*С (10А мах), но лучше 0,3*С.

1 ячейка = 262/3,7= 70,8А

2 ячейки =262/7,4= 35,4А

3 ячейки =262/11,1= 23,6А

4 ячейки = 262/14,8= 17,7А

5 ячеек = 262/18,5= 14,1А

6 ячеек = 262/22,2= 11,8А (батарея из 6-и последовательно подключенных элементов с ёмкостью 10Ач, обеспечит нагрузку 150-175Вт в пределах 90-98% требуемого времени)

Либо делать две параллельные батареи по 4-е ячейки, и их вовремя переключать.

Share this post


Link to post
Share on other sites

По простому - не Ваш случай, Iнагр=15,8А (для 3-х ячеистой батареи). Потери энергии  на диодах, проводниках платы, проводах, клеммах и разъёмах.

А в чем обусловлен выбор 12В генератора? 

Edited by ivani-2a
опечатка

Share this post


Link to post
Share on other sites

Мысль развивалась примерно так: был 3S аккумулятор; под него был заложен генератор, такой чтоб избежать преобразователей напряжения; потом по требованиям длительности автономной работы появился второй аккум 3S (а если говорить строго, то стало 6 ячеек). Стоит пересмотреть концепцию?

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, ivani-2a сказал:

1 ячейка = 262/3,7= 70,8А

ну, и что за фигню ты получил в результате?

во-первых, когда делишь Ватт-часы на Вольты, получаешь Ампер-часы, а не Амперы.

во-вторых, в одном элементе содержится 3,7 * 10 = 37 Вт-*ч.

и чтобы обеспечить 262,5 Вт*ч, нужно 262,5 / 37 = 7,1 элемента. округлим к минимуму и получим 7 элементов, и то "с недостатком".

поэтому лучше округлить до 8 элементов, чтобы было "с запасом".

а 6 элементов, даже 90% времени не смогут обеспечить.

Share this post


Link to post
Share on other sites

@Starichok  Насчёт буквы "ч" согласен, что упустил из виду. Но чем 150*1,5/37=6,08 элементов не устроят 90%. А мой вывод:

6 часов назад, ivani-2a сказал:

Либо делать две параллельные батареи по 4-е ячейки, и их вовремя переключать.

не сильно отличается от

 

3 часа назад, Starichok сказал:

лучше округлить до 8 элементов, чтобы было "с запасом".

Объясни ТС, как потери энергии снизить, при её передаче к нагрузке, ибо Вопрошающий спрашивает :blink:

 

18.11.2019 в 13:29, OparinVD сказал:

или надо организовать всё более хитро?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо за участие :)

Сейчас не так важно, хватит ли 6 банок на заявленные 1,5 часа или нет. Нет точной статистики по потреблению, взяты примерные оценочные значения. Время автономной работы - тоже не конечный параметр, если что, то можно и подужаться. Поэтому я исхожу из того, что аккумулятора будут два, каждый 3S. То, что их будет два, во-первых удвоит емкость, а во-вторых, даст некоторое резервирование, т.е. если одни аккумулятор выйдет из строя, то второй протянет, пусть и в два раза меньше по времени...

Тогда вопрос остается, как лучше объединить выходы аккумуляторов? Повесить один контроллер зарядки на два параллельных аккумулятора, наверно не очень правильно. Два диоды - потери. Как лучше?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если не диоды, то в моем кругозоре остаются только ключи на полевых транзисторах, как-то так:

image.png.40e3eea33d43e9de994ae6941f2f8446.png

Тогда логика работы такая: подключаю один аккумулятор к контроллеру питания другой на зарядку; разряжаю первый примерно до 80% и меняю их местами (совет вовремя переключать звучал выше). Адекватное решение? 

PS: стандартная обвязка контроллера питания со всеми его силовыми ключами условно находится внутри его квадратика

Share this post


Link to post
Share on other sites

Всем еще раз доброго дня!

Не дает мне покоя необходимость переключать MOSFETы... Что если взять "идеальный"  диод типа:

image.png.4e022e28076446b79ef23f9f6b24b618.png

и собрать на них выход по аналогии с вариантом "по простому"?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Всё :) Перекурил даташит, идея подтвердилась, "идеальный" диод - идеальный для меня вариант.

Всем спасибо за участие и советы, получил левел ап

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...

×
×
  • Create New...