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.

[Александр Козлов]

Подход, по моему мнению, неверный в принципе.
Суть вопроса в том, что при разряде батареи аккумуляторов ее общая емкость определяется худшей группой аккумуляторов.
Пытаться исправить это преобразователями перекачивающими энергию из банок занятие малоперспективное. Система преобразователей будет стоить дороже аккумулятора и будет на пару порядков менее надежной.
Логичнее использовать шесть каналов зарядного устройства с подсчетом сообщенного каждой группе аккумуляторов заряда.
После того, как первая из групп достигла полного заряда, надо обеспечить сообщение всем остальным группам точно такого заряда.
Топология зарядных устройств совершенно не принципиальна. Так что это работа скорее для программиста.
После заряда выводи результат на экран ПК и решай, то ли заменить дефектные банки или смириться с частичной потерей емкости.
Просто...

[Егоров]

Подход, по моему мнению, неверный в принципе.
Суть вопроса в том, что при разряде батареи аккумуляторов ее общая емкость определяется худшей группой аккумуляторов.
Пытаться исправить это преобразователями перекачивающими энергию из банок занятие малоперспективное.
Логичнее использовать шесть каналов зарядного устройства с подсчетом сообщенного каждой группе аккумуляторов заряда.
После того, как первая из групп достигла полного заряда, надо обеспечить сообщение всем остальным группам точно такого заряда.
Топология зарядных устройств совершенно не принципиальна. Так что это работа скорее для программиста.

Коль будет пироги пекти сапожник, а сапоги тачать пирожник...

Суть вопроса ошибочно излагаете. Не группа, а каждый отдельный аккумулятор может резко повлиять на работу составной батареи.
Вы что, перекачивая одинаковый заряд, обеспечите рост общей емкости составной батареи? Нет, она останется как и была, на уровне самой худшей по емкости или по заряду банки.
Вы что, считаете, что проблема в сообщении одинакового заряда? Похоже, считаете , что дополнительного заряда, поскольку нам никогда не известно с какой степени исходной заряженности банок мы начинаем заряд. Абсолютно точно, что с разной, но какой - невозможно определить разумными способами.
Вы что, полагаете, что проблема балансировки вообще возникла из стремления уравнять заряд? Да кому интересно что там за заряд в отдельных банках, проблема в том, что появляются перезаряженные банки и начинают кипеть, разрушаться.
Вы делали зарядники реально? Тогда умножьте аппаратные затраты на шесть (или даже на 20, реальный случай) и посмотрите на этого слона. Сразу передумаете. И рассуждения о сравнительной надежности отложите на дальнюю полку.

Топология тут - ключевой момент и оценку этому не программистам давать. У них свой, часто достаточно важный, кусок работы, но аппаратура, формулировка и решение общих задач - вообще не их профессия.
Дадут, если нужно, готовый алгоритм, аккуратно набить это и отладить. Как конструктору - развести плату по готовой схеме, закрепить болтами в корпусе, обеспечить тепловые режимы, доступ инструмента и кучу иных, чисто его профессии, вопросов.

[Александр Козлов]

А если подумать и попытаться опровергнуть мое предложение по сути ? Не получится, однозначно.
Если вы сообщили аккумулятору определенный заряд, то энергия из него не может испариться ...

А вообще, есть простой способ собрать долговечный аккумулятор.
Сначала вы приводите банки в одинаковое состояние, например разрядив их до минимального напряжения.
Затем заряжаете и контролируете емкость каждой банки. Сделаете разбраковку по емкости с точностью 1-2 % собранный аккумулятор будет работать несколько лет. Соберите без разбраковки-3-4 месяца и аут.
Удачи.

[Егоров]

А если подумать и попытаться опровергнуть мое предложение по сути ? Не получится, однозначно.
Если вы сообщили аккумулятору определенный заряд, то энергия из него не может испариться ...

А вообще, есть простой способ собрать долговечный аккумулятор.
Сначала вы приводите банки в одинаковое состояние, например разрядив их до минимального напряжения.
Затем заряжаете и контролируете емкость каждой банки. Сделаете разбраковку по емкости с точностью 1-2 % собранный аккумулятор будет работать несколько лет. Соберите без разбраковки-3-4 месяца и аут.
Удачи.

Александр, трудно по сути там, где сути нет, нет реалистичного видения картины.
Дело же не в сообщении определенного заряда и не в испарении оного. Кто, как и чем оперативно определит этот заряд перед тем как его сообщить? И как сообщить в составной батарее каждому аккумулятору определенный заряд, не разбирая батарею? Это же, по сути, и есть тема.
Простой Ваш способ собрать долговечный аккумулятор вовсе не так прост для подавляющего большинства практических пользователей.
Нет времени и возможности разряжать банки до одного уровня и контролировать их емкость. Оборудования и персонала нет.
Нет лишнего вагона 100-200Ач банок чтобы отобрать понравившихся тачку с точностью 1-2%, а остальное выбросить. Это не авиамодельное хобби, стоимость одного такого аккумулятора достаточна, чтобы за него побороться до последнего. И даже после такой процедуры разбраковки надеяться на многолетнюю стабильную работу составной батареи - достаточно наивно.
За пожелание удачи - спасибо. Добьемся обязательно.