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

[GetSmart]

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.

А нельзя ли пояснить по-подробнее, как управлять полевиками. Длительности, задержки и зависимости от напряжений на банках (если они влияют). Достаточно логики для одной пары полевиков.

Если особой логики нет, а просто поочерёдное включение полевиков со скважностью 3 и более, то вряд ли это хороший балансер. Скорее вредный постоянный заряд/разряд со слабой зависимостью от напряжения банки. Даже если общий ток заряда банок выше тока перекачки балансера, то разряда банок не будет, но будет (слабо/сильно) пульсирующий заряд. Хотя... электролитами его можно сгладить.

Сообщение отредактировал GetSmart - Mar 5 2012, 08:16

[pwn]

А нельзя ли пояснить по-подробнее, как управлять полевиками. Длительности, задержки и зависимости от напряжений на банках (если они влияют). Достаточно логики для одной пары полевиков.

Постоянная одинаковая длительность управляющих импульсов плюс дедтайм достаточный для исключения сквозняков по стойке. Все. Более ничего не надо. Как вариант можно пристроить для рулежки IR21531+пару подходящих полевичков в корпусе DPAK или похожем. Остальное - нада ставить опыты. У меня лично не начем и ни к чему - пока не стоит такой задачи как балансировка батареи лития в виду ее отсутствия

Если особой логики нет, а просто поочерёдное включение полевиков со скважностью 3 и более, то вряд ли это хороший балансер. Скорее вредный постоянный заряд/разряд со слабой зависимостью от напряжения банки.

Ну это как вариант алтернативы конденсаторному выравнивателю. Более дешевый с минмумом городушек, и с теми же недостатками. Схемотехнически он проще, выравнивание также достаточно длительный процесс. При ускоренном заряде/разряде он не выровняет перекосы, но потом в буфферном режиме, свое дело сделает. Да и по хорошему ускоренным зарядом никто не заряжает акки до 100% их емксоти, да и не выйдет из за химии их работы. То есть вполне прокатит, если космические требования не предьявлять и бюджет также не космический

Сообщение отредактировал pwn - Mar 5 2012, 10:26

[Егоров]

Постоянная одинаковая длительность управляющих импульсов плюс

Это в каком фантастическом фильме показано? Одинаковая (хотя бы приемлемо одинаковая) длительность управляющих импульсов получается только мелом на доске. Она должна быть порядка 0.1-0.2% погрешности для свинца 12-вольтового а для лития еще точнее. Не знаю как это сделать просто и без индивидуальной подстройки, которая со временем все равно расползется. Про триггер-делитель на два и дополнительные пару корпусов только сюда не нужно.
Конденсаторный же балансировщик - вроде ветряка новейших конструкций - трогается с места и красиво вертится при малейшем ветре, но работы не производит.
Вообще-то балансировщиками с недавних пор занялся. Кое-что о них накопил на полке. Знаю по крайней мере то, что любой серийный балансировщик на микросхеме - эрзац. Поставленную задачу или не решает или решает крайне плохо. Есть куда более эффективные методы.

[Herz]

Поставленную задачу или не решает или решает крайне плохо. Есть куда более эффективные методы.

Заинтриговали. И какие же это методы, договаривайте.