Версия для печати темы

Нажмите сюда для просмотра этой темы в обычном формате

Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru _ Первичные и Вторичные Химические Источники Питания _ Балансир от LionTec

Автор: Herz Sep 21 2018, 16:47

Есть у меня указанные платы балансиров, но документация довольно скудная. Показано, что сигнальные линии включены в петлю, но каким образом происходит мониторинг? На фото видно сквозь заливку достаточно примитивную схему. То есть, цифры там никакой нет. Может, кто встречал такое?
Немцам написал, но надежды на объяснения практически нет.



 Balancer_bal_cm_60.pdf ( 317.49 килобайт ) : 35

Автор: Plain Sep 21 2018, 17:04

Платы соединяются последовательно в сигнальную токовую петлю, на каждой её размыкатель (U1 явно оптореле), если её элемент вышел из диапазона, и разрядник с фиксированным алгоритмом.

Автор: HardEgor Sep 21 2018, 17:50

Документик получше http://electronix.ru/redirect.php?https://www.ev-power.com.au/product/lithium-battery-management-systems/

 cbm_lfp_datasheet.pdf ( 1.72 мегабайт ) : 38
 

Автор: Herz Sep 21 2018, 18:43

Цитата(HardEgor @ Sep 21 2018, 20:50) *
Документик получше http://electronix.ru/redirect.php?https://www.ev-power.com.au/product/lithium-battery-management-systems/

О, спасибо! Мне, почему-то, никак не удавалось найти хотя бы такой. Теперь хотя бы вижу, но на литий-ионные (4.2В) они не подойдут.
Цитата(Plain @ Sep 21 2018, 20:04) *
Платы соединяются последовательно в сигнальную токовую петлю, на каждой её размыкатель (U1 явно оптореле), если её элемент вышел из диапазона, и разрядник с фиксированным алгоритмом.

Похоже, именно так. А я уже нафантазировал, что балансир сообщает контроллеру о состоянии своей ячейки (адресно), да ещё и управляется от него на предмет включения/выключения шунта.

Автор: Plain Sep 21 2018, 19:22

Скорее всего там два обычных супервизора, которые делают рабочее окно, и выключатель схемы, когда петля обесточена.

Автор: Herz Sep 21 2018, 19:39

Получается, когда хотя бы один балансир включается в работу и начинает шунтировать ячейку, заряд прекращается. Это, пожалуй, логичнее, чем балансировка "на ходу", во время заряда, как сделано во многих примитивных устройствах.

Автор: Plain Sep 21 2018, 19:53

Не так — разрядник сам по себе, по графику это пропорциональный напряжению линейный потребитель тока на биполярном транзисторе, начиная с определённого напряжения элемента, а петля сама по себе, и размыкается, когда напряжение на элементе выходит за окно.

Автор: Herz Sep 21 2018, 20:09

Цитата(Plain @ Sep 21 2018, 22:53) *
Не так — разрядник сам по себе, по графику это пропорциональный напряжению линейный потребитель тока на биполярном транзисторе, начиная с определённого напряжения элемента, а петля сама по себе, и размыкается, когда напряжение на элементе выходит за окно.

Да, верно, но я имел в виду, что зарядное прекращает заряд, когда петля размыкается и ждёт, пока замкнётся снова по окончанию балансировки.
Кстати, транзистор, скорее всего, MOSFET, и сам выступает в роли шунта.

Автор: Сергей Борщ Sep 21 2018, 23:08

QUOTE (Herz @ Sep 21 2018, 23:09) *
Да, верно, но я имел в виду, что зарядное прекращает заряд, когда петля размыкается и ждёт, пока замкнётся снова по окончанию балансировки.
Нелогично. Один элемент зарядился до максимума, петля разорвалась, откуда этот балансир будет знать, до какого напряжения разряжать элемент?
А вот если он шунтирует элемент и не дает напряжению на элементе расти выше максимума - то остальные спокойно могут подтягиваться до максимума и зарядник определит окончание зарядки по достижению напряжением на батарее суммы максимумов всех элементов.

Автор: Егоров Sep 22 2018, 07:05

Цитата(Сергей Борщ @ Sep 22 2018, 02:08) *
Нелогично. Один элемент зарядился до максимума, петля разорвалась, откуда этот балансир будет знать, до какого напряжения разряжать элемент?
А вот если он шунтирует элемент и не дает напряжению на элементе расти выше максимума -

Именно так, нелогично, и построены все зарядные устройства больших литиевых батарей сегодня. Мизерный шунтирующий ток ( на 2-3 порядка ниже зарядного) не может уравнять заряд. Потому, батарею от зарядного отключают и используют по емкости самой малоемкой ячейки.
То же самое при разряде.
Шунт включается теоретически при 4.2 вольта и его ключ часто работает даже в активной области. Это аналог стабилитрона.

Автор: Herz Sep 22 2018, 10:24

Цитата(Сергей Борщ @ Sep 22 2018, 02:08) *
Нелогично. Один элемент зарядился до максимума, петля разорвалась, откуда этот балансир будет знать, до какого напряжения разряжать элемент?
А вот если он шунтирует элемент и не дает напряжению на элементе расти выше максимума - то остальные спокойно могут подтягиваться до максимума и зарядник определит окончание зарядки по достижению напряжением на батарее суммы максимумов всех элементов.

Да нет, как раз логично. У балансира есть гистерезис. Включился, к примеру, на 4.2В, разрядил до 4.1В - снова замкнул петлю. Если же всё это время зарядное будет продолжать выдавать ток, то оно будет мешать балансировке. Ибо через балансир будет течь не столько ток разряда ячейки, сколько ток заряда всей батареи. Если учесть, что зарядный ток обычно в десятки раз превышает ток балансировки, то балансиру будет тяжело тягаться с зарядником. Да и бессмысленно: это лишние потери энергии.
Такой релейный процесс займёт, похоже, больше времени, но зато дешевле и экономичнее, ИМХО.

Автор: Егоров Sep 22 2018, 12:32

Цитата(Herz @ Sep 22 2018, 13:24) *
Такой релейный процесс займёт, похоже, больше времени, но зато дешевле и экономичнее, ИМХО.

В реальности он занимает бесконечное время. Практически не работает.
Если в электромобиле стоит на зарядке батарея в 400 вольт х 40 Ач, то эти крохотульки, подгружая ячейку на миллиампер 100, выровнять разность емкости в 5% и за день не смогут.
А шунтировать ток побольше - тепло выдувать не получается.

Автор: Herz Sep 22 2018, 13:55

Ну, вот эти балансиры, что в даташите первого поста - они до 2А шунтового тока рассчитаны. Наверное, получается выдувать тепло, раз изделия продаются. Ну, а там, где за КПД погоня - там активные.
Мне, поскольку балансир планирую сочетать с зарядным устройством, сдуть десяток ватт в 19" Rackmount - не проблема.

Автор: Егоров Sep 22 2018, 17:57

Цитата(Herz @ Sep 22 2018, 16:55) *
Ну, вот эти балансиры, что в даташите первого поста - они до 2А шунтового тока рассчитаны. Наверное, получается выдувать тепло,

На картинке не очень видно как и куда сбросить 8 Вт тепла. Так это из одной ячейки. А из 4-х побольше будет.
Принудительный обдув... может быть РЭК выдержит запросто, но те корпуса что на плате - сомнительно даже при обдуве.
Протестировать ячейку нужно на лабораторном источнике и сразу ясность наступит.

Автор: halfdoom Sep 23 2018, 04:23

Цитата(Егоров @ Sep 22 2018, 15:32) *
В реальности он занимает бесконечное время. Практически не работает.



Работает. Такие балансиры предназначены для выравнивания небольших разбежек в заряде отдельных отдельных одинаковых элементов обусловленных неравномерным нагревом. И естественно, они не могут помочь с выравниванием при значительной разбалансировке, о чем грамотный производитель всегда упоминает в инструкции.

Автор: HardEgor Sep 23 2018, 06:19

Цитата(Егоров @ Sep 23 2018, 00:57) *
На картинке не очень видно как и куда сбросить 8 Вт тепла. Так это из одной ячейки. А из 4-х побольше будет.

Нет там 8 Вт:
Nominal Cell Voltage: 3.2V
Bypass Voltage: 3.50V (Bypass shunt will switch on)
Max. Bypass Current: 700mA

Всего 2.5 Вт.

Автор: Plain Sep 23 2018, 07:02

Цитата(Herz @ Sep 21 2018, 23:09) *
зарядное прекращает заряд, когда петля размыкается и ждёт, пока замкнётся снова

Не так — размыкание петли означает, что один элемент уже зарядился, поэтому зарядник понижает ток до номинала границы окна и на сигнал петли уже не смотрит, только на напряжение батареи.

Цитата
транзистор, скорее всего, MOSFET

Это сильно вряд ли, потому что при такой погрешности порога затвора нужна схема на ОУ, а его на плате нет, да и работа в линейном режиме обычным полевым транзисторам противопоказана.

Автор: Егоров Sep 23 2018, 08:16

Цитата(HardEgor @ Sep 23 2018, 09:19) *
Нет там 8 Вт:
Nominal Cell Voltage: 3.2V
Bypass Voltage: 3.50V (Bypass shunt will switch on)
Max. Bypass Current: 700mA

Всего 2.5 Вт.

Хм... похоже, эти псевдобалансиры в ссылке вообще не из той оперы.
Они для литий-железо, а стартеру нужен литий-ионные аккумуляторы заряжать. Там 4.2 вольта и он говорит, что 2А ток.

Автор: Herz Sep 23 2018, 11:16

Цитата(Plain @ Sep 23 2018, 10:02) *
Не так — размыкание петли означает, что один элемент уже зарядился, поэтому зарядник понижает ток до номинала границы окна и на сигнал петли уже не смотрит, только на напряжение батареи.

А что значит "понижает ток до границы окна"?
И Вы думаете, что зарядное, кроме ограничения, умеет регулировать ток? Очень сомневаюсь, это просто избыточно.
Кроме того, размыкание петли означает не только то, что один элемент уже зарядился, но и то, что он начал разряжаться через балансир. И этот ток разряда непостоянен, поэтому зарядное о нём не знает.
Цитата
Это сильно вряд ли, потому что при такой погрешности порога затвора нужна схема на ОУ, а его на плате нет, да и работа в линейном режиме обычным полевым транзисторам противопоказана.

Там может быть что-то вроде TL431, например. И о "противопоказаниях" разработчик мог не догадываться...
Цитата(Егоров @ Sep 23 2018, 11:16) *
Хм... похоже, эти псевдобалансиры в ссылке вообще не из той оперы.
Они для литий-железо, а стартеру нужен литий-ионные аккумуляторы заряжать. Там 4.2 вольта и он говорит, что 2А ток.

Всё смешалось в доме Облонских... Балансиры, что у меня на столе, действительно для "железного лития" и на самый маленький ток из своей серии: 800мА.
Но даташит, что прикреплён в первом посте, на разные модификации. Так, на последней странице приведен BMS-CM400 с его током до 2А. Стало быть, до 7 ВТ.
Мне же нужны действительно для литий-ионных, на 4.2В. Вот их и буду делать сам.

Автор: halfdoom Sep 23 2018, 11:18

Цитата(Plain @ Sep 23 2018, 10:02) *
Это сильно вряд ли, потому что при такой погрешности порога затвора нужна схема на ОУ, а его на плате нет, да и работа в линейном режиме обычным полевым транзисторам противопоказана.


Судя по плате, U2, это TL431 включенная компаратором и управляющая MOSFETом. Резисторы на 14 и 34,8к как раз дают уровень 3,5В. Практически типовой балансир. Можно легко проверить все пороги подключив плату к лабораторному БП.

Автор: Plain Sep 23 2018, 14:56

Если они понавешали на элемент не микроамперные супервизоры, а кучу TL431, и не отключают их от него, то это само собой халтура, ненужная даже за доплату.

Вообще, схема была бы вполне рабочей, сделай они включение разрядников от наличия петли — достаточно было бы поставить подтяжки, а петлю притянуть к противоположной шине.

Автор: SKov Sep 23 2018, 17:08

Цитата(Herz @ Sep 23 2018, 14:16) *
Там может быть что-то вроде TL431, например. И о "противопоказаниях" разработчик мог не догадываться...
Мне же нужны действительно для литий-ионных, на 4.2В. Вот их и буду делать сам.

Зайдите на сайт электротранспорта - там уже много лет обсуждают разные BMS и балансиры, в том числе и на TL431.
Выложены вроде бы реальные схемы.
А большая рассеиваемая мощность может быть связана с тем, что балансиры сажают прямо на массивные
выводы из литиевых банок - там где-то я видел такую фотографию. Для такой банки рассеить пару ватт - вообще ни о чем.

Автор: Herz Sep 23 2018, 18:11

Цитата(SKov @ Sep 23 2018, 20:08) *
Зайдите на сайт электротранспорта - там уже много лет обсуждают разные BMS и балансиры, в том числе и на TL431.
Выложены вроде бы реальные схемы.
А большая рассеиваемая мощность может быть связана с тем, что балансиры сажают прямо на массивные
выводы из литиевых банок - там где-то я видел такую фотографию. Для такой банки рассеить пару ватт - вообще ни о чем.

Да, я их много изучил, в том числе и на том сайте. Попадались весьма любопытные решения.
Но я собираюсь сделать достаточно примитивно, взяв за основу готовую китайскую плату балансира с супервизорами HY2213, добавив только внешние МОСФЕТы 3055 и мощные выводные резисторы. Вот идея с петлёй мне понравилась.
А те балансиры - они да, крепятся прямо на банки. Такие, как у sinopoly, например.

Автор: Егоров Sep 23 2018, 19:58

Цитата(Herz @ Sep 23 2018, 21:11) *
взяв за основу готовую китайскую плату балансира с супервизорами HY2213,

да, достаточно популярные микросхемы.

Автор: SKov Sep 24 2018, 18:56

Цитата(Herz @ Sep 23 2018, 21:11) *
Да, я их много изучил, в том числе и на том сайте. Попадались весьма любопытные решения.
Но я собираюсь сделать достаточно примитивно, взяв за основу готовую китайскую плату балансира с супервизорами HY2213, добавив только внешние МОСФЕТы 3055 и мощные выводные резисторы. Вот идея с петлёй мне понравилась.
А те балансиры - они да, крепятся прямо на банки. Такие, как у sinopoly, например.

C балансирами ситуации немножко туманная. Банки начинают разбегаться значительно только в двух случаях: при зарядке в конце этого процесса,
или при разряде, тоже уже ближе к исчерпанию емкости. И в том и в другом случае действуют токи в десятки ампер. Ну, по крайней мере
у меня в лодочном моторе (до 50А) и зарядке (20А). Говорить о том, что в таком режиме заряда-разряда пассивные балансиры могут что-то
полезное сделать - не приходится. Потому что при заряде главное - не перезарядить, а при разряде - не переразрядить.
И жалкие 0.5-1 ампер пассивного балансира не спасут ситуацию.
Так что лично для беня балансир имеет смысл в первую очередь как датчик пограничного состояния, при котором уже пора что-то делать wink.gif
Токовая петля как раз может в этом случае помочь. Но для этого надо иметь механизм отключения аккумулятора от нагрузки.
Но в этом случае это уже не столько балансир, сколько BMS.
Ну, это все мое ИМХО, разумеется.

Автор: Herz Sep 24 2018, 21:54

Цитата(SKov @ Sep 24 2018, 21:56) *
C балансирами ситуации немножко туманная. Банки начинают разбегаться значительно только в двух случаях: при зарядке в конце этого процесса,
или при разряде, тоже уже ближе к исчерпанию емкости. И в том и в другом случае действуют токи в десятки ампер. Ну, по крайней мере
у меня в лодочном моторе (до 50А) и зарядке (20А). Говорить о том, что в таком режиме заряда-разряда пассивные балансиры могут что-то
полезное сделать - не приходится. Потому что при заряде главное - не перезарядить, а при разряде - не переразрядить.
И жалкие 0.5-1 ампер пассивного балансира не спасут ситуацию.
Так что лично для беня балансир имеет смысл в первую очередь как датчик пограничного состояния, при котором уже пора что-то делать wink.gif
Токовая петля как раз может в этом случае помочь. Но для этого надо иметь механизм отключения аккумулятора от нагрузки.

Тут у Вас, ИМХО, некоторое смешение понятий. В первую очередь, о здоровье батареи заботится плата защиты. Именно она не должна допускать переразряда и, если заряд происходит от примитивного зарядника, - перезаряда.
Пассивные балансиры при работе на нагрузку не используются, это нонсенс. Для того чтобы выжать из батареи максимум и не загробить её, могут помочь только активные балансиры.
При заряде же ситуация иная. Тут задача не только не перезарядить, но и зарядить максимально равномерно. И пассивные балансиры вполне могут справиться с задачей. КПД и время заряда от этого страдают, но если это не критично, то решение вполне имеет право на жизнь, как самое простое и надёжное.
В моём случае достаточно балансировать батареи лишь при заряде. В работе же они будут использоваться только с платой защиты.
Как утверждают опытные люди, балансировка не обязательна при каждой зарядке. И даже вредна. Но, пусть будет. Легче отбалансировать лишний раз, чем считать циклы.

Автор: halfdoom Sep 25 2018, 04:12

Цитата(Herz @ Sep 25 2018, 00:54) *
балансировка не обязательна при каждой зарядке. И даже вредна. Но, пусть будет. Легче отбалансировать лишний раз, чем считать циклы.



Позволю себе не согласиться. Разбег по напряжению возникает при каждой зарядке даже у элементов из одной партии. Перезаряд для литиевых элементов (кроме железофосфатных) крайне вреден. Балансир при зарядке стравливает этот небольшой разбег и позволяет всем элементам полностью зарядиться. У нас есть опыт эксплуатации батарей формата 4P36S с элементами по 10Ач. Для них используются пассивные балансиры, но управляются они от МК, а в программе можно видеть весьма интересные процессы выравнивания заряда. Другое дело, что слабые элементы все равно нужно менять заблаговременно, поскольку они ограничивают емкость батареи при разряде, и активные балансиры здесь не особо помогают (да и стоимость получается не детская). И кстати, дефектные элементы обычно проявляют себя после двух-трех циклов.

Автор: SKov Sep 25 2018, 06:58

Цитата(Herz @ Sep 25 2018, 00:54) *
Тут у Вас, ИМХО, некоторое смешение понятий. В первую очередь, о здоровье батареи заботится плата защиты. Именно она не должна допускать переразряда и, если заряд происходит от примитивного зарядника, - перезаряда.

Ну, если есть плата защиты, то это меняет дело. Но тогда почему бы ее не скрестить с балансировкой?
При заряде (в конце его) можно, конечно, выставлять малый ток заряда, чтобы дать возможность балансировке
окончательно выровнять ячейки. Но, чем меньше ручной работы, тем надежнее система.
Пусть плата защиты отрубает зарядку при разбеге одной ячейки до опасного уровня, а когда пассивный балансир подравняет ячейки, пусть эта плата
снова включит входной ключ, и зарядка продолжится.
Я сейчас как раз мастерю что-то подобное wink.gif
Цитата
Пассивные балансиры при работе на нагрузку не используются, это нонсенс.

Не могу согласиться. При разряде все определяется самой слабой ячейкой, и работа балансира ее не касается.
Пассивные балансиры должны потреблять заметно меньше 1мА в пассивном режиме,
и их никто не ставит и не снимает при каждой зарядке-разрядке.
Для них должен действовать принцип - поставил и забыл. Так же как и для платы защиты.

Автор: Herz Sep 25 2018, 18:56

Цитата(SKov @ Sep 25 2018, 09:58) *
Ну, если есть плата защиты, то это меняет дело. Но тогда почему бы ее не скрестить с балансировкой?

Я сейчас как раз мастерю что-то подобное wink.gif

Такое давным-давно существует. Поэтому, может, легче купить готовое?
Цитата
Не могу согласиться. При разряде все определяется самой слабой ячейкой, и работа балансира ее не касается.
Пассивные балансиры должны потреблять заметно меньше 1мА в пассивном режиме,
и их никто не ставит и не снимает при каждой зарядке-разрядке.
Для них должен действовать принцип - поставил и забыл. Так же как и для платы защиты.

Само собой, они зачастую ставятся в батареи, особенно если интегрированы в плату защиты. Только я имел в виду, что такие балансиры при разряде просто не работают. Они включаются в работу только при заряде, точнее, в конце его.
Но мне, например, проще поставить такой балансир в зарядное устройство (раз уж он нужен именно в этот период). Да и в батарее просто нет лишнего места.

Цитата(halfdoom @ Sep 25 2018, 07:12) *
Позволю себе не согласиться.

Спорить не стану. Аргумент против "злоупотребления" балансировкой встречал такой. Этим, дескать, снижается срок жизни ячеек, ведь количество циклов "заряд-разряд" увеличивается.
Возможно, это и не так страшно, поскольку при балансировке разряд происходит неглубокий.
Мне кажется, если от батареи не требуется отдача "по максимуму", и допустимо прекращение работы по исчерпанию самой недозаряженной ячейки, то можно выполнять балансировку раз в несколько циклов заряда.

Автор: halfdoom Sep 26 2018, 03:53

Цитата(Herz @ Sep 25 2018, 21:56) *
Мне кажется, если от батареи не требуется отдача "по максимуму", и допустимо прекращение работы по исчерпанию самой недозаряженной ячейки, то можно выполнять балансировку раз в несколько циклов заряда.


Если используются литий-железо-фосфатные элементы, то да, балансировкой при каждой зарядке можно пренебречь (и то, с оговорками). Для всех остальных типов превышение напряжения на элементе выше паспортного номинала крайне нежелательно. Опять же, если не стоит задача получения максимального срока службы батареи, то качественные элементы обычно не создают проблем с пожарной безопасностью при наличии контроля за температурой, и при желании можно отказаться от балансировки. Но это все уже на свой страх и риск.

Автор: SKov Sep 26 2018, 20:19

Цитата(Herz @ Sep 25 2018, 21:56) *
Такое давным-давно существует. Поэтому, может, легче купить готовое?

Если вы говорите о "китайщине" с Али, то в сети полно сообщений о красочных фейерверках, возникающих при КЗ
через такие БМС. Это немножко в сторону от топика, но я себе уже голову сломал, как вообще можно сделать надежную защиту
от КЗ при номинальном токе 50А и токе срабатывания защиты, ну скажем 75-100А. Нет, защиту от относительно медленно нарастающей
перегрузки понятно как делать, а вот именно защиту от КЗ..
Моя вторая 'батарейка" (титанат, 120Ач) при КЗ мгновенно выдает несколько кА. И что с этим делать?
Можно сделать мгновенную схему ограничения тока ну, пусть на уровне 100А, но вот при этом киловатт на ключе даже на очень короткое время..
Это за пределами реального. Если у вас есть на примете схема защиты именно от КЗ при токах КЗ в килоамперы
и при внутреннем сопротивлении батареи - меньше миллиома..Не сочтите за труд поделиться ссылкой.

Автор: Plain Sep 27 2018, 04:54

Сделать легко — замедляющим рост тока компонентом, т.е. дросселем — соответственно, помимо набрать нужное сопротивление параллельно десятком транзисторов, на подхват тока дросселя понадобится диод, т.е. собрать обыкновенный импульсный источник тока, с сопротивлением транзисторов за датчик, а если объём дросселя и потери не важны, то на Холла.

Автор: SKov Sep 27 2018, 05:37

Цитата(Plain @ Sep 27 2018, 07:54) *
Сделать легко — замедляющим рост тока компонентом, т.е. дросселем — соответственно, помимо набрать нужное сопротивление параллельно десятком транзисторов, на подхват тока дросселя понадобится диод, т.е. собрать обыкновенный импульсный источник тока, с сопротивлением транзисторов за датчик, а если объём дросселя и потери не важны, то на Холла.

Про дроссель у меня была мысль, но я ее оставил на крайний случай.
Сейчас смотрю в сторону AUIR3320 и 3330. Первые есть в столе, так что можно пробовать.
Возможно, от КЗ это решение, но тогда надо что-то мудрить с режимом заряда. Чтобы ток заряда не шел через внуттренний
паразитный диод AUIR. Хотя, это уже меньшее зло..
Спасибо. Буду думать.

Автор: Plain Sep 27 2018, 06:22

Сливать с АКБ лишние 15 Вт посредством жидкого азота — это Вам несказанно свезло.

Русская версия Invision Power Board (http://www.invisionboard.com)
© Invision Power Services (http://www.invisionpower.com)