Как переделать механический балансир в электронный?

[Armenn]

Народ, на схеме изобразил простой механический балансир (для простоты реле заменил переключателем).

Вопрос:

1 Может кто встречал схему, в которой контакты заменены на MOSFETы?

 

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[musa56]

1 час назад, Armenn сказал:

Может кто встречал схему, в которой контакты заменены на MOSFETы?

Да полно в нете схем. Вот только непонятно что балансирует ваша схема. Она ведь просто подключает В5 параллельно остальным банкам. И где балансир?

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Armenn]

Схем действительно полно, только они не универсальные, токи могут не устраивать да и КПД не всегда подходит. В этой схеме если на частоте 10кгц переключать одну банку (можно емкость или суперемкость), то можно убрать все недостатки типовых балансиров. 

В общем, надо убрать механику и поставить транзисторы.   Поможете?

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Falconist]

3-й закон схемотехники: "Работает? И НЕ ДЫШАТЬ!!!"

[Armenn]

@Falconist  Не подходят, эти законы.  Механическую модель нарисовал только для понимания принципа, дополнительная батарея/конденсатор по кругу подключается ко всем и выравнивает потенциалы на остальных.

Хочется придумать/собрать балансир для любых аккумуляторов и токов с максимальным КПД.  

[musa56]

55 минут назад, Armenn сказал:

дополнительная батарея/конденсатор по кругу подключается ко всем и выравнивает потенциалы на остальных.

И что это за чудо батарея которая заряжает другие аккумуляторы и при этом не разряжается сама. Универсальных схем не бывает потому что  все аккумуляторы разные и по типу и по емкости и рабочим токам и  им нужны разные режимы зарядки. Сделать универсальное зарядное устройство не такая уж и простая задача и просто заменив реле на ключи вы не решите эту задачу.

Изменено 25 мая, 2020 пользователем musa56

[v1ct0r]

Только что, musa56 сказал:

И что это за чудо батарея которая заряжает другие аккумуляторы и при этом не разряжается сама.

это работает так

дополнительная  батарея(емкость) заряжается от аккумулятора с максимальным на данный момент напряжением и разряжается на те, которые более разряжены

@Armenn вы понимаете, что вам для данной схемы необходимы 8 двунаправленных ключей?

[musa56]

1 минуту назад, v1ct0r сказал:

вы понимаете, что вам для данной схемы необходимы 8 двунаправленных ключей?

И еще едреная схема которая будет мерить напряжение на банках и сравнивать их между собой и максимальным напряжением до которого заряжается аккумулятор. И это для всех типов аккумуляторов. Да и токи зарядки могут быть от десятков милиампер до десятков ампер

[v1ct0r]

Только что, musa56 сказал:

едреная схема которая будет мерить напряжение на банках и сравнивать их между собой и максимальным напряжением до которого заряжается аккумулятор.

это совершенно лишнее. если в качестве дополнительной батареи используется емкость.

[musa56]

51 минуту назад, v1ct0r сказал:

с максимальным на данный момент напряжением и разряжается на те, которые более разряжены

Но это тупик. Во первых для этого нужна еще одна дополнительная банка что неудобно. И потом зарядившись от максимальной банки и подключившись к другой она в процесе зарядки будет разряжаться и напряжение на ней будет падать. В таком случае мы никогда не достигнем напряжения максимальной банки. Обычно максимальное напряжение на банке известно. Балансиры обычно работают по другому. Вся батарея заряжается определенным током с контролем напряжения на каждой банке. Как только какая то банка зарядится до максимального наряжения её шунтируют давая возможность дозарядиться другим банкам и так шунтируя последовательно заряженые банки дозаряжают все

[Armenn]

50 minutes ago, v1ct0r said:

дополнительная  батарея(емкость) заряжается от аккумулятора с максимальным на данный момент напряжением и разряжается на те, которые более разряжены

В точку!

51 minutes ago, v1ct0r said:

необходимы 8 двунаправленных ключей?

Да хоть девять... Пытался по всякому придумать не получилось...

54 minutes ago, musa56 said:

И еще едреная схема

Схема хотя и не нужна, но уже готова. Чем замерить разницу в заряде последовательно подключенных аккумуляторов?

[v1ct0r]

здесь основная проблема в том, что коммутируемая разность потенциалов очень мала, следовательно последовательный двунаправленный ключ не годится(падение на диодах будет превышать эту разность потенциалов)

нужен параллельный двунаправленный ключ и управлять им будет очень не  просто

по моим прикидкам для этой хотелки необходимо 8 p-мосфетов, 8 n-мосфетов, 16 оптопар, 4 дополнительных источника питания(маломощных повышающих DC-DC) и ардуино (или другой микроконтроллер)

возможно я ошибаюсь, но проще у меня ничего не вырисовывается   

[Armenn]

Just now, musa56 said:

Во первых для этого нужна еще одна дополнительная банка что неудобно.

Оказалось что это не проблема, места обычно очень много, а за счет того что повышается емкость аккумулятора, можно уменьшить основной.

1 minute ago, musa56 said:

В таком случае мы никогда не достигнем напряжения максимальной банки.

Мы из максимальной будем высасывать, а в минимальную вдувать. Благодаря высокой частоте нам не нужно контролировать напряжение на каждой банке, все будут уравниваться к среднему значению.

3 minutes ago, musa56 said:

до максимального наряжения её шунтируют

И просто энергию бесполезно перегоняют в тепло. А когда одна из банок сильнее других разряжается под нагрузкой, ей никто не помогает и она деградирует быстрее.

Just now, v1ct0r said:

и управлять им будет очень не  просто

Вот это как раз не проблема. Можно хотя бы один канал прорисовать?

[Starichok]

25 минут назад, Armenn сказал:

Вот это как раз не проблема.

ну так, и прорисуй сам, если это не проблема.

[Armenn]

@Starichok  Управление не проблема, а вот как подключить силовые транзисторы проблема.

[Starichok]

32 минуты назад, v1ct0r сказал:

здесь основная проблема в том, что коммутируемая разность потенциалов очень мала, следовательно последовательный двунаправленный ключ не годится(падение на диодах будет превышать эту разность потенциалов)

глупости.

мосфеты берутся одинаковые и включаются встречно.

внутренние встречно включенные диоды не дают течь току, когда мосфеты закрыты.

каждая пара мосфетов включается одновременно и проводит ток в любом направлении с любой разностью потенциалов.

[v1ct0r]

49 минут назад, v1ct0r сказал:

4 дополнительных источника питания(маломощных повышающих DC-DC) и ардуино (или другой микроконтроллер)

источники питания должны быть гальванически развязаны между собой

это можно сделать так:

микроконтроллер питается от обслуживаемой батареи аккумуляторов через стабилизатор, его питание развязывать не нужно, развязка управления будет через оптроны

и два двух полярных DC-DC преобразователя  на 10 - 12 вольт, выходы которых гальванически развязаны между собой(или один с двумя обмотками с отводом от середины), которые также запитаны от обслуживаемой батареи аккумуляторов.

48 минут назад, Armenn сказал:

Можно хотя бы один канал прорисовать?

если вы еще не испугались  то завтра попробую изобразить, хотя, как пишет @Starichok "старый стал, ленивый..."  

12 минут назад, Starichok сказал:

мосфеты берутся одинаковые и включаются встречно.

...проводит ток в любом направлении 

возможно вы правы - нужно подумать. наверно я протупил

если так то управление будет проще - понадобится не 4 а 2 однополярных гальванически развязанных DC-DC преобразователя и 8, а не 16 оптопар

Изменено 25 мая, 2020 пользователем v1ct0r

[v1ct0r]

да вроде бы  так должно получиться

1 час назад, v1ct0r сказал:

возможно я ошибаюсь, но проще у меня ничего не вырисовывается   

я рад, что ошибался

[Armenn]

47 minutes ago, v1ct0r said:

источники питания должны быть гальванически развязаны между собой

Мне кажется это можно сделать проще, от 16,8 накидываем преобразователем до 28в и управляем даже верхними транзисторами от этого напряжения. А от 0 опускаем до  -11,2 и управляем p канальными ключами если надо.

И гальванически ничего развязывать не надо, затворы и так изолированы.

[v1ct0r]

5 минут назад, Armenn сказал:

гальванически ничего развязывать не надо, затворы и так изолированы.

надо, у вас же 2 плеча разной полярности будет работать одновременно

[Armenn]

Просьба проверить, будет ли схема работать? Все сопротивления на 3,3к

Изменено 25 мая, 2020 пользователем Armenn

[Yurkin2015]

Количество транзисторов можно уменьшить в 2 раза. На каждую батарею ставим пуш-пульный каскад из двух мосфетов. Балансировочных конденсаторов берём аж 3 штуки и соединяем по схеме.

Переключение транзисторов двухфазное. Сначала включаем верхние транзиторы в плечах. Конденсаторы заряжаются C1->B1, C2->B2, C3->B3. Затем выключаем верхние и включаем нижние ключи, получаем подключения C1->B2, C2->B3, C3->B4. Потом снова верхние ключи и так далее. Таким образом все напряжения устаканиваются, то есть конденсатор С1 делает В1=В2, конденсатор С2 делает В2=В3, и С3 обеспечивает В3=В4. В результате В1=В2=В3=В4.  На частоте переключения 10кГц конденсатор 47мкФ имеет сопротивление 0.5 Ом, должно хватить для разумного тока балансировки.

Изменено 25 мая, 2020 пользователем Yurkin2015

[Armenn]

@Yurkin2015  Ваша схема хороша. Меняем транзисторы на AP4511GH и еще в два раза сокращаем корпуса. Для управления ставим импульсный трансформатор с пятью вторичными обмотками на 15в, резисторы выкидываем (перерисовал их в  обмотки), вместо них ставим два встречных стабилитрона на 15в. 

[Yurkin2015]

8 minutes ago, Armenn said:

Для управления ставим импульсный трансформатор

Можно просто через конденсаторы связать все верхние управляющие цепи и все нижние.

[Armenn]

@Yurkin2015   А то что у нас слишком длинная цепочка в этом случае получается, мешать не будет? Вы же планируете относительно земли управление через конденсаторы?