Литиевый аккумулятор на 60В и его зарядка Опции

[Herz]

Встала передо мной задача создать энергонакопитель на 60 - 70 вольт, с током разряда не менее 6А (кратковременным, правда, по нескольку секунд), ёмкостью порядка 2Ач, да ещё и толщиной менее 10мм. Склоняюсь к таким ячейкам. Но главный вопрос: как заряжать/балансировать?
Спешить некуда и время заряда может быть несколько часов. Коммутировать банки физически нет возможности. Хотелось бы, по максимуму, обойтись готовыми модулями. Но зарядное тоже должно быть сравнительно компактным.
Тут у нас нередко поднимались похожие вопросы, но такой специфики ещё не было.
Научите, как поступить.

[oleg_d]

Но главный вопрос: как заряжать/балансировать?

Как вариант можно посмотреть здесь http://lithiumate.elithion.com/php/quick.php.

[Myron]

Встала передо мной задача создать энергонакопитель на 60 - 70 вольт, с током разряда не менее 6А (кратковременным, правда, по нескольку секунд), ёмкостью порядка 2Ач, да ещё и толщиной менее 10мм. Склоняюсь к таким ячейкам. Но главный вопрос: как заряжать/балансировать? Спешить некуда и время заряда может быть несколько часов. Коммутировать банки физически нет возможности. Хотелось бы, по максимуму, обойтись готовыми модулями. Но зарядное тоже должно быть сравнительно компактным. Тут у нас нередко поднимались похожие вопросы, но такой специфики ещё не было. Научите, как поступить.

Из "высоковольтных" зарядных мне известна только LT8490. Я бы рассмотрел еще один вариант. 6 батарей в цепочке с последующим бустом. Для такого варианта уже много зарядных и балансирующих решений. Еще один вариант - суперконденсаторы, например такие http://www.digikey.com/product-search/en/c...amp;pageSize=25
Зарядное много проще и можно применить пассивную балансировку. В качестве примера - я этот вариант использую с 3-мя в цепочке - разрядный ток у меня 1.6А, время примерно секунда.

[Plain]

Склоняюсь к таким ячейкам.

Будет нелишне почитать отзывы.

как заряжать/балансировать?

Можно в лоб — собрать трёхсекционную многовходовую УВХ на 6-ти высоковольтных мультиплескорах DG408 и двух промежуточных буферах на автообнуляемых ОУ — на выходе, т.е. "внизу", получатся стереотипно воспроизведённые напряжения банок на единственном входе АЦП.

Далее можно на этот же мультиплексор подвесить и пассивный балансировщик — к каждой банке приставить одновибратор с ключом и нагрузочным резистором на выходе, а запускать этот одновибратор, например, путём создания измерительного тока заведомо выше среднего, т.е. простым разрядом микроконтроллером плавающего конденсатора УВХ до половины банки. Одновибраторы необходимы для исключения неконтролируемого разряда банок в случае зависания системы и по этой же причине их тоже лучше делать не на стандартной логике, которая потребляет сравнительно много, а пассивными — например, полевой транзистор с RC в затворе, заряжаемой запускающим импульсом.

Насчёт чем заряжать — Вы не сказали, от чего. Или имеется ввиду, как сделать настолько же плоский сетевой БП?

[Herz]

Спасибо, коллеги.
Да, зарядное тоже должно быть нестандартным. Точнее, плоским должен быть балансир, а к устройству я могу подвести любое напряжение (и любой частоты) от внешнего БП. Но по двум проводам. Иначе бы просто купил у китайцев таких коробочек на каждые три элемента. Может, и вправду запараллелить и поставить буст? Но боязно мне как-то.
А что отзывы? На том сайте ничего настораживающего не обнаружил. Где почитать?

[wim]

плоским должен быть балансир

А зачем балансировать всю батарею? Сделайте нерегулируемый преобразователь с многообмоточным трансформатором и на каждую выходную обмотку - зарядку на одну ячейку. Или на две ячейки с балансиром.

[Plain]

отзывы? На том сайте ничего настораживающего не обнаружил. Где почитать?

https://www.google.com/search?q=lipo+turnigy+%22review%22

[Herz]

А зачем балансировать всю батарею? Сделайте нерегулируемый преобразователь с многообмоточным трансформатором и на каждую выходную обмотку - зарядку на одну ячейку. Или на две ячейки с балансиром.

Понадобится тонкий многобмоточный трансформатор или кучка малогабаритных двухобмоточных... Но как вариант.

[alexvu]

Вот схема самодельного балансира, автор говорит, что хорошая
У него нет только сигнала об окончании заряда, но можно организовать какие-то выходы на оптронах или на общем коллекторе (добавить транзистор в каждую ячейку).
http://cxem.net/pitanie/5-295.php

[Plain]

зачем балансировать всю батарею

Предложенное Вами параллельное зарядное как-то решает задачу переразряда?

[wim]

Предложенное Вами параллельное зарядное как-то решает задачу переразряда?

А что есть "задача переразряда"?

[Plain]

Снятие нагрузки при снижении напряжения на элементе до установленного производителем.

[bloody-wolf]

Собственно у меня сделана батарея на 48В (14ячеек), сначала долго думал, как сделать нормальный балансир, в итоге, решил, что чем дубовее и проще - тем лучше, в итоге имею изолированные DC-DC источники питания на каждую ячейку и дешманский зарядник с тогом до 400мА на каждую ячейку, а по входу стандартный AC-DC блок питания на 5 или на 12 В.

DCP021205U - это ISO DC-DC на 12V входного и на 5 выходного. DCP020505U - аналогично, только если требуется 5В по входу и 5 по выходу.
далее тупой линейный CCCV зарядник, у меня лично 4054 от STMicro (аналог линеара LTC4054, только дешевше.)
Тащемта и усе, по входу 2 провода +12..GND1; на выходе +Batt -Batt; каскадируется до пары сот вольт влегкую. элементы сравнительно тонкие и мелкие.

Если требуется организовать защиту от сверх-разряда, то вполне себе ставится компаратор из серии nanopower от тексаса или аналога с токами потребления порядка 35...190нА и организуется выход через оптрон например, я такой защиты не делал. Сделана просто отсечка, когда напряжение на всей батарее проседает ниже неготорого порога, примерно 3,1В на ячейку.
ЗЫ, делал для прикола для себя на аккумах EEMB LP503450, ибо у меня их много было.
а на выходе стоит какой то понижатель от линеара, на 100В по входу, настроенный на 48В выход. у него прия всех заряженных аккумах около 60В на входе, при разряженных как раз 48 примерно.
ну и плюс еще в том, что изготовить плату получилось за недорого, т.к. плата оказалась сессна мелкой, и на панеле на 1дм^2 получилось дофига плат.

Сообщение отредактировал bloody-wolf - Feb 22 2016, 10:44

[Herz]

Спасибо. Но нельзя ли чуть уважительнее относиться к русскому? Мы же взрослые люди. Например, мне так и не удалось расшифровать, что такое "дешманский зарядник".

Тексасовские модули хороши, конечно, но дороговаты. При том, что стабилизации, в общем-то, не требуется. Поищу что-то попроще.

[wim]

Снятие нагрузки при снижении напряжения на элементе до установленного производителем.

Что-то я не понял - как это связано со способом заряда батареи аккумуляторов? У производителей есть графики зависимости времени жизни аккумулятора от глубины разряда. Исходя из этого, выбираем пороговое напряжение отключения нагрузки и отключаем ее.

[Plain]

выбираем пороговое напряжение отключения нагрузки и отключаем ее

Себе же противоречите. Отсоветовав параллельное зарядное, подтвердили, что оно необходимо, потому что ёмкости у всех элементов батареи разные, но при разряде они у Вас чудесным образом становятся одинаковыми, поскольку Вы предлагаете принять, что напряжения на них одинаковые и можно следить единственно за их суммой, а не за каждым в отдельности, как всё ещё требует производитель.

[arhiv6]

Можно посмотреть в сторону BQ77PL900 (до 10 ячеек) и подобных балансировщиков. Или если совсем бюджетно - по схеме, предложенной alexvu. Вместо TL431 можно использовать низковольтные операционники как, например, тут.
А для DCP021205U можно посмотреть дешёвые аналоги у китайцев (серия AM2D от Aimtec, серия P10AU от Peak, серия SPU02L от MeanWell и т.п.).

Сообщение отредактировал arhiv6 - Feb 22 2016, 19:00

[Prowler]

Встала передо мной задача создать энергонакопитель на 60 - 70 вольт, Но главный вопрос: как заряжать/балансировать?

Самый простой и в лоб балансир - это маленькая платка с тремя компараторами на каждую ячейку. Два компаратора настроены на нижний и верхний пороги напряжения аккумулятора и управляют двумя оптопарами, выходы которых соединяются параллельно или последовательно у всех ячеек. Это сигналы выключения разряда и выключения заряда. Третий компаратор - включает балансировочный резистор.

[manowar]

Самый простой и в лоб балансир - это

tl431 и 2 резистора на ячейку. ток зу превышает возможности 431? добавить транзистор

[Herz]

tl431 и 2 резистора на ячейку. ток зу превышает возможности 431? добавить транзистор

Вариант варп-а?

[khach]

А с продукцией LT кто-нибудь игрался? Типа LT8584 или LTC3300. Как подобрать для них трансформаторы дешево и сердито?

[ArseGun]

А с продукцией LT кто-нибудь игрался? Типа LT8584 или LTC3300. Как подобрать для них трансформаторы дешево и сердито?

Coilcraft специально для LTC3300 выпускает дроссели MA5421.

[khach]

Coilcraft специально для LTC3300 выпускает дроссели MA5421.

Спасибо за наводку.
Так у MA5421 витки 1 к 1, а если мне надо каскадировать высоковольтные батареи (8 элементные 28 вольтовые например) и сбрасывать энергию балансира на следующую в цепочке батарею ( т.е необходимо 56 вольт как минимум с трансформатора получать) какой транс посоветуете?
ЗЫ. Уже нашел NA5743 1:4 для LT8584. Там даже NA5920 1:24 есть для балансира полной ВВ батареи на 100-400В

[manowar]

Вот схема самодельного балансира, автор говорит, что хорошая

по моему излишне наворочена. гистерезис-в топку. полевики с лог управлением- туда же.
полезнее уэ-катод 431 емкость в сотые доли мкф повесить-дабы помех не ловила через высокоомный делитель.
в свои конструкции ставлю 431+pnp дарлингтон. по началу делил тепло с резистором, но от транзистора в закрытом обьеме оказалось отводить тепло проще.
при желании второй ключ и индикация/опторазвязка

[Огурцов]

по моему излишне наворочена

даже при ёмкости в полста амперчасов и токе зарядки 5с ? а куда тепло девать ?

[Огурцов]

вариант балансировки на две банки, приемлемо ?



для 60v повторить n раз


Сообщение отредактировал Огурцов - Apr 25 2016, 08:08

[Plain]

http://electronix.ru/forum/index.php?s=&am...t&p=1382569

[Огурцов]

такжеж там не синхронный

[Plain]

Перекачиваемая мощность 3,9 Вт, шесть диодов демпфера рассеивают 30 мВт.

[Огурцов]

ампер с плюсом в квадрате == ватт с диода
а если десять, как без синхронного ?
и кроме того всё равно не понятно, как оно работает - схема какая-то не симметричная

Сообщение отредактировал Огурцов - Apr 25 2016, 12:43

[Plain]

Уточните, какого-такого аж ватта с диода-задохлика 1N4148 Вам тут ещё не хватает?

Я Вам поведал данные симулятора, все шесть диодов демпфера в сумме рассеивают 30 мВт.

Схема проста, как полено — она периодически соединяет элементы батареи параллельно через индуктивности рассеяния трансформатора, только и всего.

[Огурцов]

а чем вам мой вариант не понравился ?

[Plain]

У меня практически готовая схема, всегда лишь с двумя трансформаторами на всё, и по одному ключу на элемент, а что, для такой же степени готовности, потребуется Вашей, пока не видно.

[Огурцов]

напряжения разные, токи одинаковые - что пошло не так ?

[Plain]

Вот Вас и надо спросить — чего ж тут снова "не так", когда банка посвежее замечательно разряжается, а банка потухлее — заряжается, и ток в этой цепи один и тот же.

[Огурцов]

на самом деле стало всё нормально - просто выспался
однако
раз уж используется трансформатор, то может быть сразу и заряжать через него ?
флай плюс вторички, связанные по ac
ну почти как у вас, только без ключей

[Огурцов]

вариант балансировки на две банки, приемлемо ?
http://electronix.ru/forum/index.php?act=a...t&id=100259

работает

Сообщение отредактировал Огурцов - Jun 1 2016, 11:03

[Огурцов]

для 60v повторить n раз

как-то так



Сообщение отредактировал Огурцов - Jul 25 2016, 12:58

[варп]

Что-то я не понимаю - зачем "огород городить"...? Ведь требования - то предельно простые -

Встала передо мной задача создать энергонакопитель на 60 - 70 вольт, с током разряда не менее 6А (кратковременным, правда, по нескольку секунд), ёмкостью порядка 2Ач, да ещё и толщиной менее 10мм. Склоняюсь к таким ячейкам. Но главный вопрос: как заряжать/балансировать?
Спешить некуда и время заряда может быть несколько часов. Коммутировать банки физически нет возможности. Хотелось бы, по максимуму, обойтись готовыми модулями. Но зарядное тоже должно быть сравнительно компактным.

Если, допустим, приемлем заряд в течение 5 часов, то потребуется ток зарядки всего 2200/5=0,44 Ампера. То есть потребуется мощность БП ЗУ всего 60 Вольт Х 0,44 Ампера=26 Ватт...
И чем плох для балансировки балансир из статьи -
http://cxem.net/pitanie/5-295.php ?
Если учесть, что спешная балансировка здесь тоже не нужна, то и ток балансировки можно снизить до 100-200 мА...
Балансир можно ещё упростить... - куда уж проще? (только делитель в цепи управляющего электрода надо пересчитать под 4,2 Вольта).

Для аккумулятора 60-70 Вольт потребуется 14-15 секций.
Уже два года вот этим пользуюсь -


Сообщение отредактировал варп - Jul 25 2016, 15:10

[Огурцов]

зачем

а тут интересная фича появляется - можно юзать батарею с убитыми банками

Если учесть, что спешная балансировка здесь тоже не нужна, то и ток балансировки можно снизить до 100-200 мА...

можете пересчитать хотя бы для 40ач и 2с ? ну т.е. мощность балласта

[варп]

.. можно юзать батарею с убитыми банками...

Батарея с "убитыми банками" - это уже НЕ батарея... Чтобы "юзать" такую батарею надо быть убитым на голову...
Балансир - это не волшебное средство по починке батарей...

...можете пересчитать хотя бы для 40ач и 2с ? ну т.е. мощность балласта...

Не надо путать емкость батареи со степенью разбалансировки её отдельных секций... И надо понимать, что в конце заряда в секцию запихать большой ток заряда НЕЛЬЗЯ по определению... Вспомните что такое режим CV, и когда и почему его надо включать...

Сообщение отредактировал варп - Jul 25 2016, 15:58

[Огурцов]

Чтобы "юзать" такую батарею надо быть убитым на голову...

надо быть убитым на всю голову, чтобы замёрзнуть где-то в лесу из-за одной сдохшей банки
у нас есть дороги на сотню км в обе стороны без людей, авто и сотовой

Балансир - это не волшебное средство по починке батарей...

нет, балансир не может починить банку, но таки может починить батарею

Не надо путать емкость батареи со степенью разбалансировки её отдельных секций...

ок, сам посчитаю: 15-1 банка * 4 вольта * 80 ампер = 4.5 квт
я даже не спрашиваю, где возьмёте лишнее, мне лишь интересно, куда его денете

И надо понимать, что в конце заряда в секцию запихать большой ток заряда НЕЛЬЗЯ по определению...

и кто же это определил ?

Сообщение отредактировал Огурцов - Jul 25 2016, 16:06

[варп]

нет, балансир не может починить банку, но таки может починить батарею

Не смешите меня... - если в батарее из десяти секций, девять последовательных секций имеют ёмкость 10 А/ч, а одна секция имеет ёмкость 5 А/ч .. - чем Вам поможет балансир?

и кто же это определил ?

...Кто-кто, производитель литиевых батарей и определил.... Или Вам этот график ни о чём не говорит?


Сообщение отредактировал варп - Jul 25 2016, 16:38

[Огурцов]

чем Вам поможет балансир?

мегалол, уеду даже на одной банке

Или Вам этот график ни о чём не говорит?

а по-ходу, это вы его не слышите

Сообщение отредактировал Огурцов - Jul 25 2016, 17:02

[Егоров]

вариант балансировки на две банки, приемлемо ?
для 60v повторить n раз

Очень даже приемлемо, но для 12-вольтовых кислотных аккумуляторов. Для лития эта схема неработоспособна из-за технологических трудностей.
Нужно развивать токи в несколько ампер при разности напряжений в 15-20мВ. А это даже просто толстенные печатные дорожки не позволят, не говоря уже о сопротивлении ключей и каких-то обмоток.
проверялось.
вообще, угробил я на эту проблему очень много времени. Балансировщик для свинца получается на этом принципе отличный, для лития - не работает.

[Огурцов]

угробил я на эту проблему очень много времени

сколько ключей на одну банку получилось ?

[Егоров]

сколько ключей на одну банку получилось ?

ну как... два ключа на пару банок. Балансировщик работает , уравнивая заряды попарно.
Плата порядка 30х60мм, ток баланса до 4А, теплоотвод - по полигонам, без радиаторов, все практически SMD.
Для лития подойдет, наверное другой метод, но там моточное - трансформатор во столько обмоток, сколько банок.

[варп]

...Для лития подойдет, наверное другой метод, но там моточное - трансформатор во столько обмоток, сколько банок.

... Реально там всё гораздо сложнее - сделать трансформатор с нужным количеством обмоток, сделать из переменки постоянное напряжение на довольно большой ток - это даже не половина проблемы... Надо ещё обеспечить ограничение тока ( он может "зашкаливать" при сильно разряженных банках), плюс надо сделать так, чтобы напряжение на выходе этих обмоток НЕ ПРЕВЫШАЛО в конце зарядки предельно допустимое напряжение для данного типа лития.
Я делал комбинированную зарядку - в ней ОСНОВНОЙ заряд производился обычным ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ зарядником, НО до напряжения чуть НИЖЕ предельного для банки, а относительно маломощным ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ЗУ, доводил заряд до максимума. И параллельное и последовательное ЗУ могут работать одновременно.

[Огурцов]

два ключа на пару банок

нет, сколько ключей на три или более банок ?
я хочу один ключ и без самодельных трансформаторов
а пока получается или два, или с трансформатором
причём очевидно лучше лишний ключ, чем трансформатор

[Егоров]

нет, сколько ключей на три или более банок ?
я хочу один ключ и без самодельных трансформаторов

имеется в виду схема "мощностной помпы". Т.е. два ключа полумостом со скважностью ровно 2 и в диагонали дроссель. Это ячейка на пару аккумуляторов.
Больше аккумуляторов - больше и ячеек Их на одну меньше, чем общее число аккумуляторов.
Есть и другие методы, но то - отдельный разговор.
А в этой схеме используется принципиальное свойство полумоста уравнивать потенциал средней точки емкостного делителя. Только вместо емкостей ставим аккумуляторы.

... Реально там всё гораздо сложнее -..... надо сделать так, чтобы напряжение на выходе этих обмоток НЕ ПРЕВЫШАЛО в конце зарядки предельно допустимое напряжение для данного типа лития.

Варп, вы тут ЧИТАТЕЛЬ. писать что-либо вам рановато.

[варп]

..Варп, вы тут ЧИТАТЕЛЬ. писать что-либо вам рановато.

Да ладно рот-то мне затыкать... Пишите сколько хотите..., а мне уже давно есть и чем заряжать, и чем балансировать...

[Огурцов]

Больше аккумуляторов - больше и ячеек Их на одну меньше, чем общее число аккумуляторов.

т.е. как у меня

Есть и другие методы, но то - отдельный разговор.

посвятите ?

[Егоров]

посвятите ?

Да все это есть в литературе, если хоть чуть покопаться. правда, в англоязычной.
Обратноходовик с числом вторичных обмоток равным числу аккумуляторов. автоматически все выравнивает, но с точностью до разности прямых характеристик диодов.
Синхронные прямоходовики на общем сердечнике, выравнивают идеально, но токи баланса небольшие. Можно на отдельных одинаковых трансформаторах, соединяя параллельно все вторички . Но сохраняем управление синхронное всеми ключами. для лития малоэффективно опять таки по причине конечного сопротивления проводов.
Остальное - вариации. Самые глупые методы - шуновые регуляторы, переключаемые конденсаторы и любые попытки что-то измерить. Т.е. связаться с АЦП.
Мои оценки исходят из опыта разработки балансировщиков для электромобиля. Там вообще заумные токи и режимы. Им хочется заряжать аккумулятор токами в 50-100 ампер и иметь балансировку тоже токами в 10-30 ампер .
Это технически неподъемно на данном этапе развития электроники. даже если сделать некий источник в 100-150 ватт на входное 4 вольта, то КПД будет никакой и 100 таких источников ( 100 банок в автомобилях некоторых) будут иметь общую надежность возле нуля.
А вот для дежурных буферных батарей, уравнительные токи в 1-3 ампера вполне годятся. Тут фактор времени позволяет все идеально балансировать.

[Огурцов]

в общем, ничего нового пока не придумали
мерять я уже не хочу - как бы нет необходимости
пока весьма радует то, что ушёл от 300 ампер к 30, что всё же выглядит несколько реальнее

Сообщение отредактировал Огурцов - Jul 27 2016, 11:17