Импульсный преобразователь как активный балансир аккумуляторов, Какую топологию выбрать? Опции

[drum1987]

Собственно проблема похожа на проблему человека в топике: http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=84805 с той разницей, что мониторинг и управление я буду делать на кортекс м3 (а в перспективе мне вообще все равно) и ток заряда 10 А. Запостить решил тут ибо там движухи так и не наступило.

Суть такова: есть батарея из LiFePo4 банок 3,3 В 2300 мА*ч. В каждом этаже по 3 банки в параллель и всего 9 этажей. Итого 27 банок, напряжение батареи 29,7 В, емкость 6900 мА*ч. Появилась проблема ее зарядки, точнее не зарядки а балансировки этажей. Пассивную балансировку отсекли сразу ибо это огромные потери энергии, активные балансиры на переключаемых конденсаторах тоже не подходят в силу малого тока балансировки и экспоненциальной его зависимости от разности напряжений на банках.

Пока единственное что пришло в голову это преобразователь DC-DC с каждого этажа по отдельности на всю батарею:

это по прямоходовой схеме, либо тоже самое по обратноходовой. Еще как вариант приходит 9 отдельных бустов, тогда проблема трансформатора решается сама собой.

На данном этапе реализовал макет прямохода для одного этажа, но КПД получить выше 50% не могу (пока не предмет обсуждения). Да и както плохо представляю себе трансформатор с 9ью первичками каждая из которых на 10 А расчитана(это по прикидкам не меньше 10 жил по 0,5 мм).

Посему хочу спросить уважаемых форумчан какова может быть концепция балансира(преобразователя) для наилучшего решения поставленной задачи.

Буду очень благодарен за любые ответы. Если чтото не дописал, то спрашивайте - всегда отвечу.

[perfect]

Поругайте вот такую мысль:

Все катушки на одном сердечнике. Идея что один из ключей закорачивается, при этом прямоходом идёт заряд остальных банок с потерей на каждом нечётном диоде. Вообще в приципе - так реально или я затупил?

А, затупил.

Если вместо нечётных диодов двунаправленные ключи?

Сообщение отредактировал perfect - Mar 2 2012, 09:51

[pwn]

А, затупил.

Ну если тупить, то хотя бы так
Принцип прост - если длительности управляющих имплуьсов для плечей полумоста одинковы и напряжения на банках равны - средний ток через дроссель равен нулю. Если же напряжение на банках отличается, возникнет подмагничивание сердечника и некий результирующий постоянный ток, который будет стремиться разрядить более заряженную банку и зарядить более разряженную. Проще чем на конденсаторах, но... а)КПД будет похуже б) выравнивающие токи будут относительно невелики, доли ампера, большие разрядные токи врят ли удастся так выровнять в) придется защиту делать, ибо если напряжение на банках будет оличаться весомо, то можно и дроссели насытить. Правда на 3 вольтах надо постараться их уложить - щас низковольные полевики на сотни ампер при 10-20В рабочем совсем не редкость - но все равно нада ситуацию моделировать. Как вариант активное сопротивление обмотки самого дросселя все исправит, а в нуль закороченные банки думаю никто в батарею совать не станет

Можно только добавить, что мощность конденсаторного балансировщика обычно невелика. Плоховато подходит для ускоренной зарядки.

Ну это смотря какие емкости, как часто коммутировать и насколько толстые полевики. А то можно и амперы погонять С дросселями да, уже не прокатит, ибо если гнаться за токами - придется индукцию разгонять, а при этом полезут потери в сердечнике, которые все испортят. Но для выравнивания в буферном режиме тоже по идее прокатит, и вроде как проще чем по 4 ключа мостом на одну ячейку. Можно даже попробовать присторить чето нить из микрух для рулежки димерами с ключами на борту - они хоть и высоковолтные все и сопротивление канала велико, но елси току много не надо то может и хватить. Зато минимум городушек, одинтараканчик и все. Ну или такая же микруха, только полевики внешние, тогда можно токи побольше гонять.

Сообщение отредактировал pwn - Mar 3 2012, 14:13

[bloody-wolf]

Принцип прост - если длительности управляющих имплуьсов для плечей полумоста одинковы и напряжения на банках равны - средний ток через дроссель равен нулю. Если же напряжение на банках отличается, возникнет подмагничивание сердечника и некий результирующий постоянный ток, который будет стремиться разрядить более заряженную банку и зарядить более разряженную. Проще чем на конденсаторах, но... а)КПД будет похуже б) выравнивающие токи будут относительно невелики, доли ампера, большие разрядные токи врят ли удастся так выровнять в) придется защиту делать, ибо если напряжение на банках будет оличаться весомо, то можно и дроссели насытить. Правда на 3 вольтах надо постараться их уложить - щас низковольные полевики на сотни ампер при 10-20В рабочем совсем не редкость - но все равно нада ситуацию моделировать. Как вариант активное сопротивление обмотки самого дросселя все исправит, а в нуль закороченные банки думаю никто в батарею совать не станет

В общем-то по такому принципу (ну или не совсем, но очень похожему) работает BQ78PL116 проще уж ее тогда взять и получить плюсом еще плюшки с контролем тока, измерением кулонов, и прочим барахлом. и дешевле и компактнее, чем на каждую банку по драйверу городить и тп.

В целом конечно у тексаса получилось довольно прикольное решение, особливо для мощного зарядника.

Сообщение отредактировал Herz - Mar 5 2012, 18:32

Причина редактирования: Избыточное цитирование