Опять о параллельном соединении АКБ

[bvitaly]

Добрый день.
Возникла задача параллельного соединения свинцово-кислотных аккумуляторных батарей.
Соединить их последовательно возможности нет, т.к. разные партии и эксплуатировались в разных условиях.

Зарядная и разрядная цепь разделены диодами (взял что было в ящике - КД221 из горелого источника питания, оранжевые с синей точкой). Пока соединил 2 батареи для теста, на входе - компьютерный бесперебойник в качестве зарядного устройства (выключенный, просто заряжает без какой-либо обратной связи, возможно там будет зарядка поприличнее), нагрузкой является DC-DC преобразователь (пока один, будут несколько разных, на разные напряжения), потребление 65мА, пик 160 мА (будет больше ампера, это я только одно устройство подключил).

Эту тему читал. Вот схема из нее для наглядности.

На диоде между зарядкой и батареей падает 0.7В, на диоде между батареей и нагрузкой 1 вольт (если подключена одна батарея). При двух батареях падения на диоде со стороны зарядки 0.45 и 0.75.

Вопросы к знатокам

1. Я правильно понимаю что падения на диодах разные пропорционально току, то есть один разряжен сильнее второго и это рано или поздно при работе в группе "синхронизируется" (после нескольких полных циклов заряд-разряд)?
2. Если разные зарядки выдают разные напряжения, от 13 до 14.5 вольт спокойно, после падения на диодах там будет на 0.5 - 1.25 вольт меньше (взял с графика для КТ241), может быть такая ситуация что батарея не будет до конца заряжаться из-за низкого напряжения? То есть необходима зарядка дающая на 1 вольт больше стандартной или можно обойтись "любой"?
3. Если предыдущий момент важен - можно ли ставить диоды Шоттки? Какой-то первый попавшийся datasheet говорит что для 1 ампера падение напряжение будет 0.4, а так ток проводят и 5 и 10 ампер (в КТ241 из ящика - 0.7, это для заряда даже одного аккумулятора маловато будет, только для теста, надо 1-2А)
4. Очень важный для меня вопрос, для понимания происходящего. Как будут "отваливаться" аккумуляторы разной емкости в процессе эксплуатации этой сборки? При заряде понимаю - каждый аккумулятор потребляет разный ток через свой диод пока не зарядится, зарядное устройство должно выдавать суммарный + запас. При разряде что будет происходить? Энергию будут отдавать все аккумуляторы одновременно, в результате самый слабый уйдет в глубокий разряд? Или отдавать энергию будет "самый заряженный" пока его напряжение не снизится до второго по списку, потом они начнут отдавать энергию оба? Или на напряжения плевать и будут отдаваться токи пропорционально уровню заряда каждого? Перефразируя вопрос, должен ли быть какой-то контроль низкого заряда на каждой батарее, или его можно ставить один раз перед нагрузкой?
5. В процитированной теме предложили

   Цитата

   В зарядной цепи последовательно с диодами поставь резистор 0,22 Ом 10 Вт для выравнивания зарядных токов батарей.

   Это нужно? Что если батареи разные и они будут заряжаться разными токами?

Спасибо.

 

[Реклама]

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

[ChePay]

Как я понимаю из описания, батареи одной модели. Просто разной степени б/у.

Тогда достаточно их зарядить/разрядить до одинакового напряжения и можно параллелить без диодов.

[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

[bvitaly]

Да, они одного номинала, но по сути отбраковка которая уже не может работать последовательно соединенными, но на свалку рано, а "по одной" использовать не рационально, слишком часто менять а надо чтобы непрерывно

Без диодов скучно жить. С прошлой отбраковки уже соединил 2 разных параллельно без диодов, один получше, второй похуже, через непродолжительное время работы оба отправились в утилизацию потому теперь без диодов не хочу, тем более речь идет не о двух, а о масштабируемой схеме.

 

[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

[ChePay]

Диоды будут полезны только если какая-то одна батарея имеет большой саморазряд. 

Без диодов она посадит все, а с диодами сядет только сама.

Диоды – это лишние потери. 

Ну и отбраковка и с диодами не факт, что дольше проживёт.

А что будет за конструкция? От чего зарядка? Как часто и долго?

Изменено 20 января, 2023 пользователем ChePay

[bvitaly]

В том то и дело что батареи имеют непонятно какой саморазряд. Практика показывает что как батареи от ноутбуков и мобильных телефонов рано или поздно разбираются на фонарики, так точно батареи из ИБП будут идти куда-то на другие нужды. Если на третий год работы ИБП на 96 вольт (собранный из 7Ач аккумуляторов или что-то подобное, где напихают таблеток вместо использования 2-3 нормальных автомобильных аккумуляторов) выходит из строя по причине ухода в небытие одной из батарей, все остальное можно вполне приделать, и это "все остальное" будет и дальше поступать, потому и делаю из подручных материалов, а не покупаю что-то готовое и дорогое.

Резервное питание. Роутер, дополнительная батарея ноутбука и так далее. Заряд-разряд ежедневно, на счет как долго - а на сколько емкости хватит.

От чего зарядка - вопрос хороший. С учетом того что это пачка 7 Ач то для их одновременного заряд по мощности хватит и одной нормальной автомобильной зарядки. Пока просто ИБП без обратной связи.

Понимаю что  потери, но не понимаю некоторые тонкости работы подобных схем, потому и изложил эти не понимаю в виде вопросов в 1 посте.

Изменено 20 января, 2023 пользователем bvitaly
опечатка

[ChePay]

Если зарядка делает просто CC, а потом CV, то достаточно подстроить максимальное напряжение. Увеличить на величиу падения на диоде.

Так как чем выше у батареи уровень заряда, тем больше напряжение, то разряжаться батареи будут все равномерно. Просто ток от каждой может отличаться. 

То есть, ещё раз. Если заранее отбросить аккумуляторы с высоким саморазрядом, то лучше и проще просто соединить все полуживые батареи параллельно в одну большую батарею. Заряжать обычной автомобильной зарядкой. 

Насчёт контроля: литий при переразряде может взорваться/загореться. Поэтому там ставят защиту.

В кислотных батареях ничего страшного не случится. Ну ресурс сократится, но для полуживых батарей это совсем не важно. В автомобилях, например, до сих пор ничего такого не ставят, т.к. часто важнее доехать максимально далеко при поломке генератора, чем спасти батарею.

Так и у вас: если важно, чтобы ноут и роутер работали максимально долго, ничего можно не ставить. Максимум, звуковой индикатор, что батареи уже на пределе.

[bvitaly]

Что делает зарядка, если честно, не знаю. Скорее всего заряжает постоянным напряжением, а аккумулятор берет нужный ток. И литий, и свинец не переносят глубокого разряда, я больше об этом. Если процесс пойдет с тем что есть - потом уже буду думать о зарядке с увеличенным напряжением, как и из чего.

Но все же хочется сделать правильно. Если сегодня я отбросил одну батарею с высоким саморазрядом, а после десятка циклов в другой закоротит или переполюсует банку и она посадит все остальные - мне так не интересно, лучше уже заморочиться.

Падение напряжение небольшое, уже так вроде бы все работает, но именно поэтому возникал вопрос 2 на счет возможного недозаряда и вопрос 3 на счет можно ли или нужно ли ставить диоды Шоттки вместо обычных выпрямительных.

[ChePay]

Хозяин - барин.

Но я бы или просто подключил все батареи параллельно.

Или уже заморочился на более сложный вариант: на каждую батарею поставить свой датчик тока на основе эффекта Холла. Микроконтроллером мониторить ток при заряде и разряде. Если какая-то батарея ведёт себя неадекватно, её отключать (можно на каждую батарею реле поставить, батарею подключить через НЗ контакт).

Тогда если вдруг какая-то батарея закоротит, то в неё пойдёт ток и МК это зафиксирует и отключит её. 

Можно ещё и контроль напряжения на каждой батарее предусмотреть.

Но это всё имеет смысл для новых хороших батарей, а не для полуживых. 

Изменено 20 января, 2023 пользователем ChePay

[bvitaly]

Согласен, если бы у меня реле валялись пачками с разборки - заморочился бы 100%, а так стоимость одних только новых реле уже делает такие поделки к б/у батареям не рентабельными. Может быть если там ток движется только в одну сторону (если диоды оставлять) то реле можно мосфетами заменить. Или вообще если мосфеты в обратную сторону не пробиваемые при таких напряжениях, то они же будут выполнять и роль диодов. Я не уверен пока, но что-то мне кажется что можно думать и в этом направлении. Но это уже далеко от поставленной задачи

 

Если можете, подскажите пожалуйста как будут себя вести аккумуляторы при разряде. Если параллельно без диодов то напряжение на всех аккумуляторах будет падать одновременно, то есть получается что каждый будет отдавать разный ток пропорционально своей (оставшейся) емкости. С диодами что-то меняется? Если разные токи, то разное падение напряжение на диодах, а значит и разные напряжения? Кто-то сможет уйти ниже условных 10.8 до того как разрядятся все остальные? К сожалению, в своей голове это промоделировать не могу, а даже если и приду к каким-то выводам то они могут оказаться ошибочными.

[ChePay]

Разряжаться будут почти так же, как подключённые паралельно. 
Если мониторить напряжение на катодах диодов, до нужно к 10,8 добавить максимально возможное падение на диоде.
Тогда ни одна батарея не разрядится ниже 10,8 В.

[IMXO]

6 часов назад, bvitaly сказал:

Если можете, подскажите пожалуйста как будут себя вести аккумуляторы при разряде. Если параллельно без диодов то напряжение на всех аккумуляторах будет падать одновременно, то есть получается что каждый будет отдавать разный ток пропорционально своей (оставшейся) емкости.

Это не совсем  так... В своих рассуждениях Вы не учитываете,  что аккумулятор помимо емкости имеет внутренние сопротивление. Чем более убитый АК , тем меньше его емкость и больше внутренние  сопротивление. Причем это сопротивление нелинейно и изменяется в процессе заряда/разряда  аккумулятора.

[12943]

Диоды, это чушь. Ни при зарядке, ни при разрядке они ничего изменить не могут.

Надо просто параллелить эту мертвечину. Можно каждый включить через предохранитель, если в каком коротнёт банка, предохран сгорит.

[bvitaly]

Ну как же чушь? Все говорят что гальванические элементы нельзя подключать параллельно, потому что больший будет садиться, заряжая меньший, потому что в меньшем внутреннее сопротивление и так далее. Если коротнет одна банка, я почему-то думал что напряжение упадет на 1.8 вольта, она станет проводником, остальные банки будут функционировать как и раньше, разве нет?

И не факт что мертвечину, емкость есть, только большие токи не держит. Малыми токами вроде бы достаточно долго держит.

Цитата

Причем это сопротивление нелинейно и изменяется в процессе заряда/разряда  аккумулятора

Да уже заметил, в разряженном виде заметно выше. Идею о том что надо учитывать максимальное падение напряжение на диоде (заряда), то есть расчитать или замерить какое там падение при наибольшем токе (то есть при заряде полностью разряженной батареи) и на это число поднять напряжение зарядки.

 

[Лёха58]

Чё вы тут спорите то? Батареи нужно протестировать на  исправность. Нагрузочный ток (сразу будет видно R внутреннее) и посмотреть на саморазряд. Если в удовлетворительном состоянии - можно параллелить без диодов.

Но я бы, конечно, сильно изношенные свинцовые батареи не параллелил.

 

Изменено 21 января, 2023 пользователем Лёха58

[bvitaly]

Так. Схема собрана на диодах Шоттки. Отвечаю на свои же вопросы, поскольку никто так тольком ничего и не сказал.

1. Да, падение пропорционально току. Про синхронизацию пока не понятно.

4. Аккумулятор с наибольшим напряжением на клеммах отдает наибольший ток. Вплоть до того что весь ток нагрузки идет с него, а на остальных по несколько мА и так пока напряжение на нем не сядет до уровня соседей. Довел до состояния примерно равного тока от трех батарей и нулевого от самой слабой батареи, ниже пока не разряжал.

А теперь новая проблема и новый вопрос к экспертам. Что-то не так с зарядкой. Напряжение заряда на клеммах (с учетом падения) есть, а ток потребляется мизерный (десятки миллиампер). Эти аккумуляторы заряжались токами 0.2 - 0.5А когда стояли по одному. Больше всего потребляет самый слабый (0.4А) но почему-то быстро все это отключается. Остальные в результате недозаряжаются. Если отключить самый слабый физически - ток мизерный. Щелкаю на несколько секунд клеммой по отключенному слабому - ток растет до 0.4 на все, если его отключаю он остается на уровне 0.2 какое-то время, потом снова падает. Что не так?

Зарядка от ИБП, он старый и не может быть настолько умным (он не отключал батареи от заряда никогда раньше). Есть другой ИБП, но тот как раз очень умный и отключает батареи (не заряжает) и в случае низкого напряжения (то есть не даст зарядить аккум на котором 10 вольт) и в случае подключения через диод. Если последовательно с диодом соединен резистор на 100к, на клемме ИБП напряжение АКБ присутствует, но этот умный его также отказывается заряжать (реле отщелкивает).

Взял отдельный источник питания, выставил 14.5 вольт на выходе, подключил - потребляет 1.2А на троих, заряд пошел. Падение на диоде Шоттки 0.3 вольта - это оно настолько существенно влияет на заряд даже при сильной разности потенциалов выхода из ИБП на аккумулятор и на клеммах самого аккумулятора?

 

[ChePay]

В старых бесперебойниках зарядка обычно на LM317 (часть CV) и транзисторе с шунтом (часть CC).

Продублируйте диодный мостик и зарядку (эту схему) для каждой батареи.

Зарядный ток для каждой придётся снизить, чтобы трансформатор "тянул" сразу несколько зарядок одновременно.

Шунты в минусе, поэтому развязывающие диоды на батареях придётся на "минус" переставить. Но каждая батарея в таком варианте будет заряжаться отдельно.

[bvitaly]

Идея интересная. А причина то в чем? Почему от бесперебойника этот боекомплект не заряжался, когда напряжение на выходе зарядки (даже с учетом 1 диода Шоттки) было выше напряжения на батарее?

[ChePay]

Если напряжение на выходе 3У минус падение на диоде больше напряжения батареи, то при их соединении батарея начнёт заряжаться. Ток может быть и очень маленьким. Зависит от состояния батареи.

С чего Вы решили, что батареи не заряжались? 

Вот этот вопрос я не понимаю:

7 часов назад, bvitaly сказал:

Падение на диоде Шоттки 0.3 вольта - это оно настолько существенно влияет на заряд даже при сильной разности потенциалов выхода из ИБП на аккумулятор и на клеммах самого аккумулятора?

[bvitaly]

Цитата

Если напряжение на выходе 3У минус падение на диоде больше напряжения батареи, то при их соединении батарея начнёт заряжаться.

Вот оно и должно было, но пришлось поднимать напряжение с 13.8 до 14.3, иначе не заряжалось. Ток то зависит, но я ж помню какой ток эти аккумуляторы потребляли, уж не говоря про 0.1 - 0.25C. Решил с того что они определенное число часов стояли подключенными, но если в первом цикле роутерами и светом я не смог разрядить их ниже 11.5 вольт (по памяти пишу), защита от переразряда стояла на напряжение 11.0, при втором цикле после такого "заряда" напряжение ушло вниз достаточно быстро. То есть батареи разряжены были. Внутреннее сопротивление не измерял, но факт в том что они не заряжались или недозарядились.