[iiv 19]

Всем привет,

 

пусть имеется несколько последовательно соединенных одинаковых аккумуляторов, тип сильно роли не играет, LiPo, LiIon, LiFePO4. Хочется их балансировать в процессе заряда. Скажите, пожалуйста, почему не используют для этого такую схему:

 

контроль CCCV на всю последовательность в зависимости от типа, а балансировка таким образом:

 

берем ионистр, и последовательно по циклу подключаем его ко всем банкам. Те банки, у которых заряд выше - заряжают ионистр, а те, у которых заряд ниже - заряжаются от него. При 1Ф ионистре на 5В и среднем токе из банки в ионистр в 20А и перепаде напряжения в 0.2В переключаться надо будет примерно раз в секунду, можно для верности и работы на высоких токах балансировки переключаться быстрее, 10-100 раз в секунду, но все равно при таких скоростях переключения делать сложную схему переключения с мощными мосфет-драйверами не надо.

 

Понимаю, что ионистр и мосфеты могут сколько-то стоить, но сейчас 4 низкоомных мосфета (2 n и 2 p) можно купить за 3-4 бакса, да и ионистр 1Ф 5В при желании за бакс достается, то есть схема становится проста, надежна и даже дешева.

 

Скажите, пожалуйста, почему так не делают?

 

Спасибо

 

ИИВ

[Егоров 0]

По двум причинам

- при первом подключении конденсатора к банке будет бросок тока ограниченный только проводами. С этим что-то нужно делать.

- зарядные цепи должны иметь как можно меньшее сопротивление, иначе перезаряд конденсатора будет идти долго и быстро уменьшаться с уменьшением разбаланса.

Решив эти две проблемы, смотрим что получилось

А ничего не получилось. Схема коммутации громоздка, куча ключей и элементов управления ними а энергия балансировки перекачивается ничтожная.

Это чисто - теоретический способ, умозрительный.

Добавим, что ионистор - не самый лучший кандидат на перенос заряда. Обычный конденсатор куда лучше - практически любые напряжения и большие разрядные токи. Емкость - непринципиально, можно быстрее коммутировать, частота все равно невысокая.

 

Другие методы куда более эффективны.

[Herz 5]

Просто проведите мысленный эксперимент (можете и натуральный), подключая незаряженный конденсатор к заряженному. И задумайтесь, куда девается энергия. В случае ионистора с высоким внутренним сопротивлением, думаю, ответ будет наиболее очевидным. И оцените КПД, а за ним и надёжность решения.

[Егоров 0]

Вообще-то КПД процесса достаточно высок, за 90% может быть. тут заряд не с нуля, а подзаряд.

Но непредсказуемость токов и малая энергия сводит все на нет.

Достаточно посмотреть как быстро конденсатор заряжается на интервале 12.0 и 12.1 вольта. Там одним Тау=RC не отделаться, а прирост энергии процента 1.5. Энергия квадратично от напряжения зависит.

При попытке сбалансировать до 20-30мВ там и вовсе слезы получаются.

[НЕХ 4]

Если чуток поискать - https://docs.google.com/viewer?url=patentim...s/US6121751.pdf

но ионисторы не годятся - высокие частоты не для них

[Alexashka 0]

Данная задача уже давно и успешно решается с помощью конденсаторов.

Статья

-см.рис.10

[Herz 5]

Данная задача уже давно и успешно решается с помощью конденсаторов.

Статья

-см.рис.10

Да...

Энергия в схеме практически не рассеивается, КПД схему может достигать до 95…98% в зависимости от напряжения на аккумуляторах и выходного тока, который зависит от частоты переключения и ёмкости С1.

Вот уж перлы, лучше бы автор о рыболовной приманке писал. Могу поверить, что Энергия в схеме практически не рассеивается, КПД схему может достигать до 95…98% только в том случае, когда аккумуляторы уже идеально выровнены.

[НЕХ 4]

мне попадались статьи и с немалыми токами - разница напряжений невелика и достаточно порой индуктивности монтажа.

[Егоров 0]

Данная задача уже давно и успешно решается с помощью конденсаторов.

Статья

-см.рис.10

В статье-да, в жизни -нет. Автору не верю.

Поверю Вам, если соберете и промеряете при разбалансе хотя бы в вольт 12+12 -вольтовой батареи. Ну, так, на 7-12Ач.

Я пока статей не писал, имею скромный опыт 200Ач батареек, и систем до 96вольт но веду себя уже очень нагло :)

 

мне попадались статьи и с немалыми токами - разница напряжений невелика и достаточно порой индуктивности монтажа.

Для чего хватает? Чтобы ключи не спалить? А толку-то?

Энергия через конденсатор передается ничтожная, тем меньше, чем меньше разбаланс.

Метод негоден.

[НЕХ 4]

Для чего хватает? Чтобы ключи не спалить? А толку-то?

Энергия через конденсатор передается ничтожная, тем меньше, чем меньше разбаланс.

Метод негоден.

вообще-то, перезаряд конденсатора при малом сопротивлении ключей - резонансный процесс.

[Егоров 0]

вообще-то, перезаряд конденсатора при малом сопротивлении ключей - резонансный процесс.

Хм.. действительно, при достаточно малых емкостях, больших паразитных индуктивностях на такое теоретически можно попасть.

Но реальные параметры это исключают. Там статика чистой воды. Большие емкости и низкая скорость коммутации.

Нет смысла коммутировать 1000-10000пФ. Они на 12 вольтах ничего не запасут, больше на фронтах ключей потеряется.

[Plain 194]

сейчас 4 низкоомных мосфета (2 n и 2 p) можно купить за 3-4 бакса, да и ионистр 1Ф 5В при желании за бакс достается ... почему так не делают?

Потому что дроссель и пара транзисторов, во-первых, попросту дешевле перечисленного, а во-вторых, однозначно решают задачу, в отличие от перечисленного же.

[Alexashka 0]

Да...

 

Вот уж перлы, лучше бы автор о рыболовной приманке писал. Могу поверить, что Энергия в схеме практически не рассеивается, КПД схему может достигать до 95…98% только в том случае, когда аккумуляторы уже идеально выровнены.

Хм...я прикинул, при разбалансе в 0,3В имеем 4,5% потерь на 1 подзаряд емкости, т.е на цикл перезаряда емкости (подзаряд от одного элемента - подразряд от другого) имеем 9% потерь, т.е КПД примерно 91%. Вполне нормально. Автор конечно приукрашивает, но схема подкупает своей простотой. Я думаю автор и имел в виду то, что когда элементы выровняются схема практически не потребляет тока, т.е ее можно сделать встроенной в батарейный модуль.

 

В статье-да, в жизни -нет. Автору не верю.

Поверю Вам, если соберете и промеряете при разбалансе хотя бы в вольт 12+12 -вольтовой батареи. Ну, так, на 7-12Ач.

Приведенная в статье схема хороша тем, что работает постоянно, понимаете?

Поэтому снижение тока балансировки с уменьшением разбаланса не критично: пока живет батарея схема работает и непрерывно выравнивает элементы между собой.

Для Вашей задачи она однозначно не годится, тут нужна именно активная дроссельная схема выравнивания, быстрая и мощная. Тут я с Вами согласен.

[Егоров 0]

Хм...я прикинул, при разбалансе в 0,3В имеем , т.е КПД примерно 91%. Вполне нормально. Приведенная в статье схема хороша тем, что работает постоянно, понимаете?

Для Вашей задачи она однозначно не годится, тут нужна именно активная дроссельная схема выравнивания, быстрая и мощная. Тут я с Вами согласен.

Да все в Ваших, отдельно взятых, рассуждениях верно. И сам я так же на каком-то этапе рассуждал. А все в сборе - не работает!

Понимаю, что такое работает постоянно - время работает на нас. Всего 100мА балансировочного тока дают 2.4 Ач баланса в сутки. Понимаю, щупал реальность.

 

Но ни конденсаторная, ни дроссельная система практически нереализуемы, это чисто умозрительные методы.

В случае с конденсатором имеем ничтожно малые балансировочные токи по сравнению с аппаратными затратами. Видимое ничто.

В случае с дросселем получается отличный разбалансировщик, стоит только скважности уйти на 0.5% от двойки. Не бывает идеальных драйверов и ключей в этом отношении. Да и установленная мощность, величины коммутируемых токов и напряжений намного превышают полезную. На порядк, как минимум.

Хорошо работает шунтовой балансировщик на балластном резисторе. Вот только КПД теоретически 50%, не выше.

Неплохо работает многообмоточный обратнооход, но там компоненты нуждаются в подборе и сложное моточное . Несерийнопригодно.

Идеально, близко к теоретическому пределу, работает прямоходовой синхронный балансировщик. Но там свое - несколько нетехнологична схема. Для 3-8 банок еще смотрится, но у меня есть случаи и с 20 банками, тут тяжело что-то однозначно предложить. Пока в поиске оптимального решения для таких слонов. Да и емкости по 100-160аЧ конденсаторной блохой не уравнять.

Есть еще с десяток диссертабельных , но не инженерных методов. Я немного порылся в обсуждаемом предмете.

 

Кое-кто рассматривает совсем вырожденный случай, когда идет 100% балансировка и при заряде, и при разряде. Это по аппаратным затратам равно параллельному питанию множества приборов от одной банки. Это автомобилистам мерещится в электромобиле. Двадцать разнокалиберных банок последовательно и из каждой высасывают все, что можно при разряде.

[Alexashka 0]

Но ни конденсаторная, ни дроссельная система практически нереализуемы, это чисто умозрительные методы.

 

В случае с дросселем получается отличный разбалансировщик, стоит только скважности уйти на 0.5% от двойки. Не бывает идеальных драйверов и ключей в этом отношении. Да и установленная мощность, величины коммутируемых токов и напряжений намного превышают полезную. На порядк, как минимум.

А что можете сказать об интегральных решениях, например BQ76PL102 или аналогичных? Мне кажется TI не стали бы выпускать их такими количествами если бы все было так плохо.

 

Разбалансировщик - Вы наверно не сравнивали напряжения между элементами. Т.е скважность была жестко задана=2 ? Тогда это ожидаемо...

 

Вообще глядя на все эти супер-сложные схемы с большим количеством последовательных банок, на ум приходит такое решение -поставить на каждую банку свою отдельную гальваноразвязанную зарядку.